專利名稱：時鐘信號生成裝置、半導(dǎo)體集成電路以及數(shù)據(jù)再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生成用于將從記錄有信息的介質(zhì)再生的再生信號二值化的定時信號(時鐘信號)的PLL裝置(時鐘信號生成裝置)及用于該裝置的半導(dǎo)體集成電路以及數(shù)據(jù)再生方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，將信息從記錄有信息的光盤上進(jìn)行再生時，通常是將從盤再生的信號輸入PLL(Phase Locked Loop)電路，通過PLL電路生成與再生信號同步的時鐘信號，并與該時鐘信號同步，將再生信號進(jìn)行數(shù)字處理，并再生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如，參照特許文獻(xiàn)1)。
圖19是表示生成時鐘信號的現(xiàn)有的PLL電路結(jié)構(gòu)的框圖。
光頭4102將光束照射在光盤4101上，檢測來自光盤的光反射量，再輸出電信號。模擬信號處理電路4200從由光頭輸出的電信號提取再生信號。模擬信號處理電路4200包含對電信號進(jìn)行放大的前置放大器4201、將進(jìn)行了放大的信號的振幅控制為恒定的增益控制電路(AGC)4202、以及改善頻率特性的均衡器4203。
PLL電路4300生成與再生信號同步的時鐘信號。PLL電路4300包含用時鐘信號對再生信號進(jìn)行數(shù)字化處理的A/D轉(zhuǎn)換器301；以將數(shù)字化后的數(shù)字值的中心值設(shè)為零的方式除去低頻成分的補(bǔ)償消除器4302；從補(bǔ)償消除后的數(shù)字值計(jì)算相位誤差值的相位誤差計(jì)算器4303；從相位誤差值去除無用的低頻成分的環(huán)路濾波器4304；生成與環(huán)路濾波器4304的輸出值相匹配的頻率的時鐘信號的時鐘振蕩器4400。
時鐘振蕩器4400包含將環(huán)路濾波器輸出值轉(zhuǎn)換為電壓信號的D/A轉(zhuǎn)換器4401、生成與電壓信號相對應(yīng)的時鐘信號的電壓控制振蕩器(VCO)4402。
圖20是表示相位誤差計(jì)算器4303的動作的時刻圖。圖20的(A)表示環(huán)路濾波器4302的輸出值(即補(bǔ)償消除后的數(shù)字值)。相位誤差計(jì)算器4303從該數(shù)字值中檢測過零點(diǎn)，將夾持過零點(diǎn)的兩個數(shù)字值中絕對值小的一方的位置作為過零點(diǎn)檢測位置決定(圖20的(B))，在過零點(diǎn)檢測位置的數(shù)字值的傾向?yàn)樯仙吘壍那闆r下，將該數(shù)字值原封不動作為相位誤差值輸出，相反，在過零檢測位置的數(shù)字值的傾向?yàn)橄陆颠吘壍那闆r，將此數(shù)字值計(jì)乘以-1的值作為相位誤差值輸出(圖20的(C))。PLL電路4300根據(jù)從相位誤差計(jì)算器4303輸出的相位誤差值作為控制時鐘信號的頻率的電路動作，使得相位誤差為零。
補(bǔ)償消除器4302根據(jù)相位誤差、輸出值的二值化信號1和0的占空比進(jìn)行運(yùn)作，將這些值進(jìn)行加法計(jì)算，進(jìn)而將進(jìn)行了累加運(yùn)算的值設(shè)為零，由此控制進(jìn)行補(bǔ)償消除的電平、即進(jìn)行二值化的電平(例如參照特許文獻(xiàn)2)。
特許文獻(xiàn)1日本特開2000-100083號公報特許文獻(xiàn)2日本特開2000-243032號公報特許文獻(xiàn)3日本特開平10-107623號公報特許文獻(xiàn)4日本特開2000-285605號公報特許文獻(xiàn)5日本特開2002-334520號公報特許文獻(xiàn)6日本特開2000-343025號公報特許文獻(xiàn)7日本特許第3301691號公報但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在以下問題，由于能夠計(jì)算相位誤差的范圍只有時鐘信號的±1/2周期，所以PLL電路的俘獲范圍窄，在與再生信號的頻率誤差突然變大，或因光盤上的塵埃、劃痕及指紋等造成再生信號的品質(zhì)惡化時，再生信號與時鐘信號的同步萬一不諧調(diào)，則到再同步就需要花費(fèi)時間，最差的情況是根本達(dá)不到同步，以至不能再生數(shù)據(jù)。
另外，現(xiàn)有技術(shù)存在的另一個問題是，為了判定再生信號與時鐘信號的同步狀態(tài)，必須檢測出含在再生信號內(nèi)含有的數(shù)據(jù)再生用同步碼。因此，在因光盤上的塵埃、劃痕及指紋等造成再生信號的品質(zhì)惡化時，即使同步失諧，也要花費(fèi)時間對同步失諧情況進(jìn)行檢測，造成再生性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是解決上述既有的問題而構(gòu)成的，其目的在于，提供一種時鐘信號生成裝置，即使再生信號與時鐘信號的同步失諧也能立即通過穩(wěn)定地進(jìn)行再捕捉來改善再生性能。
另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于能夠計(jì)算相位誤差的范圍只有時鐘信號的±1/2周期，所以PLL電路的俘獲范圍窄，在再生信號和時鐘信號的頻率失諧的情況下，PLL的捕捉動作需要較長的時間。與此相對，提案了以下這樣的時鐘信號生成裝置，從在相位誤差值的時間軸的傾斜度計(jì)算頻率誤差，通過根據(jù)得到的頻率誤差與相位誤差對時鐘信號的頻率進(jìn)行控制，將PLL的捕獲范圍擴(kuò)大(例如參照特許文獻(xiàn)3、特許文獻(xiàn)4)。
但是，在上述已有的放大PLL的捕獲范圍的技術(shù)中，其問題在于，由于從相位誤差值的傾斜大的部位、即相位誤差發(fā)生了180°變化的瞬間狀態(tài)判定俘獲誤差狀態(tài)，因此，在因光盤上的塵埃、劃痕及指紋或者光盤的面接觸等造成再生信號的品質(zhì)惡化時等，產(chǎn)生誤檢測或漏檢測，會使PLL的捕捉時間不穩(wěn)定，到可以數(shù)據(jù)再生的時間變長。
另一個問題是，為了提高俘獲誤差狀態(tài)的檢測的精度，而保持多個相位誤差值，從保持的相位誤差值檢測相位誤差曲線的的位移，但是，為了不在已知的特定特性圖案、而在調(diào)制了的數(shù)據(jù)區(qū)間內(nèi)得到精確的檢測準(zhǔn)確度，而必須保持多個相位誤差值，電路規(guī)模將變得非常龐大。
另外，另一個問題是，在現(xiàn)有的補(bǔ)償消除器中，由于受再生信號的振幅容易變小的傳號/空號比的影響，從而二值化電平容易波動，在再生信號的品質(zhì)不良的狀態(tài)下，就會將二值化電平控制成錯誤的電平，不能正常地進(jìn)行根據(jù)過零點(diǎn)的相位誤差的計(jì)算，從而不能進(jìn)行PLL的捕捉。
本發(fā)明是為解決上述已知的問題，其目的在于，用簡單的電路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)時鐘信號裝置，即使在再生信號和時鐘信號的頻率失諧、且再生信號的品質(zhì)差的情況下，也能通過立即穩(wěn)定地進(jìn)行PLL的捕捉改善再生性能。
本發(fā)明提供時鐘信號生成裝置，生成與從記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號，其中，具備響應(yīng)上述時鐘信號對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，通過將進(jìn)行了上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值的A/D轉(zhuǎn)換裝置；根據(jù)上述多個各數(shù)字值，算出表示上述再生信號與上述時鐘信號的相位誤差的相位誤差值的相位誤差計(jì)算裝置；根據(jù)上述相位誤差值，輸出控制上述時鐘信號的頻率的控制信號的環(huán)路濾波裝置；將具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號生成的時鐘振蕩裝置；根據(jù)上述相位誤差值，判斷上述相位誤差是否處于預(yù)定的范圍內(nèi)的相位誤差范圍判斷裝置，上述相位誤差計(jì)算裝置中，對上述許多數(shù)字值的過零點(diǎn)進(jìn)行檢測，在用上述相位誤差范圍判斷裝置判斷出相位誤差在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，就根據(jù)位于上述過零點(diǎn)前后的兩個數(shù)字值中接近零電平側(cè)的數(shù)字值計(jì)算上述相位誤差值，在用上述相位誤差范圍判斷裝置判斷出上述相位誤差不在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，就根據(jù)上述兩個數(shù)字值中遠(yuǎn)離零電平側(cè)的數(shù)字值算出上述相位誤差值，由此實(shí)現(xiàn)上述目的。
上述相位誤差范圍判斷裝置包含將上述相位誤差值平滑化的低通濾波裝置，上述相位誤差范圍判斷裝置也可以根據(jù)上述低通濾波裝置的輸出值與預(yù)定的閾值的比較結(jié)果，判斷上述相位誤差是否在上述預(yù)定的范圍內(nèi)。
上述相位誤差范圍判斷裝置在判斷出上述相位誤差不在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，也可以控制上述環(huán)路濾波裝置，以使上述環(huán)路濾波裝置的增益提高。
還具備根據(jù)上述控制信號的振幅，判斷上述再生信號和上述時鐘信號是否處于同步狀態(tài)的同步判斷裝置，在上述同步判斷裝置判定為上述再生信號和上述時鐘信號不在同步狀態(tài)時，由上述相位誤差判斷裝置作出的判定有效，在判定上述再生信號和上述時鐘信號處于同步狀態(tài)時，由上述相位誤差判斷裝置作出的判定無效。
還具備將對上述數(shù)字值進(jìn)行二值化的電平進(jìn)行檢測，根據(jù)上述電平消除上述數(shù)字值的補(bǔ)償成分的補(bǔ)償消除裝置，上述相位誤差范圍判斷裝置也可以通過由上述補(bǔ)償消除裝置進(jìn)行補(bǔ)償消除的數(shù)字值算出上述相位誤差值。
還具備根據(jù)上述控制信號的振幅，判斷上述再生信號和上述時鐘信號是否處于同步狀態(tài)的同步判斷裝置，上述同步判斷裝置也可以在判定上述再生信號和上述時鐘信號不在同步狀態(tài)時，控制上述補(bǔ)償消除裝置以提高上述補(bǔ)償消除裝置的增益，在判定上述再生信號和上述時鐘信號處于同步狀態(tài)時，控制上述補(bǔ)償消除裝置以降低上述補(bǔ)償消除裝置的增益。
還具備在每個預(yù)定的區(qū)間對上述數(shù)字值進(jìn)行累加的累加裝置；將經(jīng)過上述累加裝置計(jì)算的累加值進(jìn)行平均化的平均化裝置；在經(jīng)過上述累加裝置計(jì)算的累加值和經(jīng)過上述平均處理裝置得到的平均值之間的差大于預(yù)定的閾值時進(jìn)行誤差檢測的誤差檢測裝置，在通過上述誤差檢測裝置進(jìn)行誤差檢測時，也可以判斷上述同步判斷裝置不在同步狀態(tài)。
本發(fā)明提供半導(dǎo)體集成電路，用于生成與記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號的時鐘信號生成裝置，其中，上述時鐘信號生成裝置包含響應(yīng)上述時鐘信號對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，通過將進(jìn)行了上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值的A/D轉(zhuǎn)換裝置、和生成上述時鐘信號的時鐘振蕩裝置，上述半導(dǎo)體集成電路具備根據(jù)上述多個各數(shù)字值，算出表示上述再生信號與上述時鐘信號的相位誤差的相位誤差值的相位誤差計(jì)算裝置；根據(jù)上述相位誤差值，輸出控制上述時鐘信號的頻率的控制信號的環(huán)路濾波裝置；根據(jù)上述相位誤差值，判斷上述相位誤差是否處于預(yù)定的范圍內(nèi)的相位誤差范圍判斷裝置，上述相位誤差計(jì)算裝置中，對上述許多數(shù)字值的過零點(diǎn)進(jìn)行檢測，在用上述相位誤差范圍判斷裝置判斷出相位誤差在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，就根據(jù)位于上述過零點(diǎn)前后的兩個數(shù)字值中接近零電平側(cè)的數(shù)字值計(jì)算上述相位誤差值，在用上述相位誤差范圍判斷裝置判斷出上述相位誤差不在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，就根據(jù)上述兩個數(shù)字值中遠(yuǎn)離零電平側(cè)的數(shù)字值計(jì)算上述相位誤差值，上述時鐘振蕩裝置生成具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號，由此實(shí)現(xiàn)上述目的。
本發(fā)明提供數(shù)據(jù)再生方法，生成與從記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號，輸出與上述時鐘信號同步將上述再生信號進(jìn)行數(shù)字化處理的再生數(shù)據(jù)，其中，包括(a)響應(yīng)上述時鐘信號，對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，通過將進(jìn)行了上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值的步驟；(b)根據(jù)上述多個各數(shù)字值，算出表示上述再生信號與上述時鐘信號的相位誤差的相位誤差值的步驟；(c)根據(jù)上述相位誤差值，輸出控制上述時鐘信號的頻率的控制信號的步驟；(d)生成具有對應(yīng)上述控制信號的頻率的信號作為上述時鐘信號的步驟；(e)根據(jù)上述相位誤差值，判斷上述相位誤差是否處于預(yù)定的范圍內(nèi)的步驟，上述步驟(b)包含檢測上述多個數(shù)字值的過零點(diǎn)的步驟；在上述相位誤差范圍判斷步驟中判定上述相位誤差處于上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，根據(jù)位于上述過零點(diǎn)前后的兩個數(shù)字值中接近零電平側(cè)的數(shù)字值，計(jì)算出上述相位誤差值的步驟；在上述相位誤差范圍判斷步驟中判定上述相位誤差不在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，根據(jù)上述兩個數(shù)字值中遠(yuǎn)離零電平側(cè)的數(shù)字值，計(jì)算出上述相位誤差值的步驟，由此實(shí)現(xiàn)上述目的。
本發(fā)明另一方面提供時鐘信號生成裝置，生成與從記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號，其中，具備響應(yīng)上述時鐘信號，對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，通過將進(jìn)行了上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值的A/D轉(zhuǎn)換裝置；根據(jù)上述多個各數(shù)字值，算出表示上述再生信號與上述時鐘信號的相位誤差的相位誤差的第一相位誤差值的第一相位誤差計(jì)算裝置；對上述第一相位誤差值的變位的分布進(jìn)行檢測的第一相位誤差計(jì)算裝置；根據(jù)上述第一相位誤差值和上述第一相位誤差值的變位的分布檢測結(jié)果，生成控制上述時鐘信號的頻率的控制信號的環(huán)路濾波裝置；生成具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號的時鐘振蕩裝置，由此實(shí)現(xiàn)上述目的。
還具備根據(jù)上述控制信號的振幅，判斷上述再生信號和上述時鐘信號是否處于同步狀態(tài)的同步判斷裝置，上述同步判斷裝置也可以在判定上述再生信號和上述時鐘信號不在同步狀態(tài)時，設(shè)通過上述第一變位分布檢測裝置進(jìn)行的檢測有效，在判定上述再生信號和上述時鐘信號處于同步狀態(tài)時，設(shè)通過上述第一變位分布檢測裝置進(jìn)行的檢測有效。
還具備在每個預(yù)定的區(qū)間對上述數(shù)字值作累加計(jì)算的累加裝置；對經(jīng)過上述累加裝置計(jì)算的累加值進(jìn)行平均化的平均化裝置；在經(jīng)過上述累加裝置計(jì)算的累加值和經(jīng)過上述平均處理裝置得到的平均值的差大于預(yù)定的閾值時進(jìn)行誤差檢測的誤差檢測裝置，在通過上述誤差檢測裝置進(jìn)行誤差檢測時，也可以判斷上述同步判斷裝置不在同步狀態(tài)。
上述環(huán)路濾波裝置也可以生成上述控制信號，使得上述第一相位誤差值的變位分布的偏差變小。
在上述分布的偏差大時，上述環(huán)路濾波裝置也可以只使用在上述相位誤差值中偏差變小的配極的值。
上述變位分布檢測裝置也可以通過對上述變位的符號進(jìn)行累加計(jì)算來檢測分布。
上述變位分布檢測裝置也可以只在上述變位的絕對值大于預(yù)定的值時對上述變位的符號進(jìn)行累加計(jì)算。
上述變位分布檢測裝置也可以在上述變位的絕對值小于預(yù)定的值時，在對上述變位符號進(jìn)行累加的累加值的絕對值變小的方向增加或減少上述累加值。
還具備提升上述數(shù)字值的高頻成分的高頻提升濾波裝置；根據(jù)上述高頻提升濾波裝置的輸出信號算出表示上述再生信號和上述時鐘信號間的相位誤差的第二相位誤差值的第二相位誤差計(jì)算裝置；對上述第二相位誤差值的變位的分布進(jìn)行檢測的第二變位分布檢測裝置，上述環(huán)路濾波裝置也可以生成上述控制信號以使第一相位誤差值的變位分布的偏差變小。
還具備對上述數(shù)字值作二值化處理的電平進(jìn)行檢測，根據(jù)上述電平對上述數(shù)字值的補(bǔ)償成分進(jìn)行消除的補(bǔ)償消除裝置，上述第一相位誤差計(jì)算裝置根據(jù)通過上述補(bǔ)償消除裝置補(bǔ)償消除的數(shù)字值計(jì)算上述第一相位誤差值，上述高頻提升濾波裝置也可以包含于上述補(bǔ)償消除裝置中。
還具備根據(jù)上述控制信號的振幅，對上述再生信號和時鐘信號是否處于同步狀態(tài)進(jìn)行判斷的同步判斷裝置，在判定出上述再生信號與上述時鐘信號不在同步狀態(tài)時，上述同步判斷裝置控制上述補(bǔ)償消除裝置以提高上述補(bǔ)償消除裝置的增益，在判定出上述再生信號與上述時鐘信號處于同步狀態(tài)時，上述同步判斷裝置也可以控制上述補(bǔ)償消除裝置以降低上述補(bǔ)償消除裝置的增益。
本發(fā)明其他發(fā)明提供半導(dǎo)體集成電路，其生成與從記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號，其中，上述時鐘信號生成裝置包含響應(yīng)上述時鐘信號對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，并通過將進(jìn)行了上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值的A/D轉(zhuǎn)換裝置、和生成上述時鐘信號的時鐘振蕩裝置，上述半導(dǎo)體集成電路包含根據(jù)上述多個各數(shù)字值算出表示上述再生信號和上述時鐘信號的相位誤差的第一相位誤差值的第一相位誤差計(jì)算裝置；對上述第一相位誤差值的變位分布進(jìn)行檢測的第一變位分布檢測裝置；根據(jù)上述第一相位誤差值和上述第一相位誤差值的變位分布的檢測結(jié)果，生成控制上述時鐘信號的頻率的控制信號的環(huán)路濾波裝置，上述環(huán)路濾波裝置生成控制信號，使得上述第一相位誤差值的變位分布的偏差變小，上述時鐘振蕩裝置生成具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號，由此實(shí)現(xiàn)上述目的。
本發(fā)明其他發(fā)明提供數(shù)據(jù)再生方法，生成與從記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號，輸出與上述時鐘信號同步將上述再生信號進(jìn)行數(shù)字化處理的再生數(shù)據(jù)，其中，包括(a)響應(yīng)上述時鐘信號，對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，通過將進(jìn)行了上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值的步驟；(b)根據(jù)上述多個各數(shù)字值，算出表示上述再生信號與上述時鐘信號的相位誤差的第一相位誤差值的步驟；(c)檢測上述第一相位誤差值的變位分布的步驟；(d)根據(jù)上述第一相位誤差值和上述第一相位誤差值的變位分布檢測結(jié)果生成控制上述時鐘信號的頻率的控制信號的步驟；(e)生成具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號，上述步驟(d)包含生成上述控制信號，使得上述第一相位誤差值的變位分布的偏差變小的步驟，由此實(shí)現(xiàn)上述目的。
在以上的本發(fā)明中，通過根據(jù)對相位誤差的范圍進(jìn)行了判斷的結(jié)果算出相位誤差值，從而能夠?qū)⒖梢杂?jì)算的相位誤差值的范圍擴(kuò)展到時鐘信號的±1周期。
另外，根據(jù)從環(huán)路濾波裝置輸出的控制信號對再生信號和時鐘信號的相位同步狀態(tài)立即作出判斷，通過適宜地控制時鐘信號生成裝置能夠生成穩(wěn)定的時鐘信號。
根據(jù)本發(fā)明的時鐘信號生成裝置，通過進(jìn)行可算出的相位誤差值的范圍的修正，能夠擴(kuò)大俘獲誤差范圍，即使在再生信號的頻率發(fā)生突然變化造成同步失諧的情況下，也能夠重新同步。
另外，根據(jù)相位誤差值的判斷結(jié)果和同步狀態(tài)的判斷結(jié)果，通過控制環(huán)路濾波裝置及補(bǔ)償消除裝置的增益及相位誤差范圍判斷裝置，在再生信號與時鐘信號不在同步狀態(tài)時提高增益，擴(kuò)大算出相位誤差值的范圍且極快地牽引到同步狀態(tài)，在再生信號與時鐘信號處于同步狀態(tài)時降低增益，對算出相位誤差值的范圍進(jìn)行修正，能夠生成穩(wěn)定的時鐘信號。
還有，根據(jù)本發(fā)明的其他時鐘信號生成裝置，求出相位誤差的變位的分布，對其偏差進(jìn)行檢測。在檢測的偏差大時，以如沒有偏差的相位誤差值為基準(zhǔn)生成控制時鐘信號頻率的控制信號。由此，即使是再生信號的品質(zhì)不良的狀態(tài)，也能夠正確的檢測到PLL不能俘獲再生信和時鐘信號的頻率誤差的狀態(tài)，通過根據(jù)檢測結(jié)果控制時鐘信號的頻率，使得頻率誤差位于俘獲范圍，從而能夠生成穩(wěn)定的時鐘信號。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，由于通過將相位誤差值的變位的符號進(jìn)行累加運(yùn)算的累加值求出相位誤差值的變位分布，從而不必保持多個相位誤差值，即可在小型的電路中實(shí)現(xiàn)高精度的檢測。
再有，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，通過由高通提升濾波裝置將短標(biāo)記/空間部的振幅放大，能夠使二值化電平的檢測精度提高，且能夠使PLL的捕獲動作穩(wěn)定。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的PLL電路的結(jié)構(gòu)的模式圖；圖2是表示本發(fā)明實(shí)施例1的相位誤差計(jì)算的動作的定時圖；圖3是表示本發(fā)明實(shí)施例1的相位誤差范圍判斷電路的結(jié)構(gòu)的模式圖；圖4是表示本發(fā)明實(shí)施例1的相位誤差范圍判斷的動作的定時圖；圖5是表示本發(fā)明實(shí)施例1的同步判斷電路的結(jié)構(gòu)的模式圖；圖6是表示本發(fā)明實(shí)施例1的狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；圖7是表示本發(fā)明實(shí)施例1的振幅誤差檢測的動作的定時圖；圖8是表示本發(fā)明實(shí)施例1的同步狀態(tài)判斷的動作的定時圖；圖9是表示本發(fā)明實(shí)施例2的時鐘信號發(fā)生電路的結(jié)構(gòu)的模式圖；圖10是表示本發(fā)明實(shí)施例2的變位分布檢測器的結(jié)構(gòu)的模式圖；
圖11是表示本發(fā)明實(shí)施例2的變位分布檢測器的動作的定時圖；圖12是表示本發(fā)明實(shí)施例2的變位分布檢測器的動作的定時圖；圖13是表示本發(fā)明實(shí)施例2的變位分布檢測器的動作的定時圖；圖14是表示本發(fā)明實(shí)施例2的環(huán)路濾波器的結(jié)構(gòu)的模式圖；圖15是表示本發(fā)明實(shí)施例2的變位分布檢測器和環(huán)路濾波器的動作的定時圖；圖16是表示本發(fā)明實(shí)施例3的時鐘信號發(fā)生電路的結(jié)構(gòu)的模式圖；圖17是表示本發(fā)明實(shí)施例3的高頻提升濾波的結(jié)構(gòu)的模式圖；圖18是表示本發(fā)明實(shí)施例4的盤裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖；圖19是表示現(xiàn)有的PLL電路的結(jié)構(gòu)的模式圖；圖20是表示現(xiàn)有的PLL電路的相位誤差計(jì)算的動作的定時圖。
符號說明101 光盤102 光頭103 電機(jī)200 模擬信號處理電路201 前置放大器202 AGC(增益控制電路)203 補(bǔ)償器300 PLL電路301 A/D轉(zhuǎn)換器302 補(bǔ)償消除器303 相位誤差計(jì)算器304 環(huán)路濾波器400 時鐘振蕩器401 D/A轉(zhuǎn)換器402 VCO(電壓控制振蕩器)500 相位誤差范圍判斷器501 延時器502 比較器600 同步判斷器
601直流電平檢測器602LPF603減法器604比較器605交流電平檢測器606LPF607減法器608比較器609標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算器610比較器611連續(xù)判斷器612狀態(tài)機(jī)613門脈沖發(fā)生器1101 光盤1102 光頭1102a 光束1102b 電信號1103 電機(jī)1200 模擬信號處理電路1200a 再生信號1200b 伺服用再生信號1201 前置放大器1202 AGC1203 補(bǔ)償器1300 時鐘信號生成裝置1301 A/D轉(zhuǎn)換器1301a 數(shù)字值1302 補(bǔ)償消除器1302a 補(bǔ)償消除后的數(shù)字值1303 相位誤差計(jì)算器1303a 相位誤差值1303b 相位誤差計(jì)算同步信號
1304 環(huán)路濾波器1304a 控制信號1305 分布檢測用相位誤差計(jì)算器1305a 分布檢測用相位誤差計(jì)算值1305b 分布檢測用相位誤差計(jì)算定時信號1400 時鐘振蕩器1401 D/A轉(zhuǎn)換器1402 VCO1400a 時鐘信號1500 變位分布檢測器1501 微分濾波器1502、1504、1505、1506 延時器1503、1510 加法器1507、1508、1509 減法器1501a 微分濾波輸出值1501b 微分濾波輸出值的符號1511 比較器1512 累加器1512a 符號的累加值1513 比較器1500a 分布檢測結(jié)果1601 導(dǎo)引通道電路1601a 再生數(shù)據(jù)1602 數(shù)據(jù)解調(diào)電路1602a 數(shù)據(jù)解調(diào)結(jié)果1603 地址譯碼器1603a 地址值1604 緩沖存儲器1605 CPU1606 伺服電路1606a 電機(jī)驅(qū)動信號1606b 光頭驅(qū)動信號
1607 接口1701、1702、1703、1704、1705 延時器1706、1707、1708、1709、1710 累加器1711 加法器3021 零電平檢測器3021a 零電平檢測值3022 二值化DUTY檢測值3022a 二值化檢測值3023 累加器3023a 值化電平值3024 高頻提升濾波器3024a 高頻提升濾波輸出值3025 減法器3041 相位誤差屏蔽器3042、3045 放大器3043、3046 加法器3044 延時器具體實(shí)施方式
下面，參照附圖對與本發(fā)明的PLL裝置(時鐘信號生成裝置)的實(shí)施例進(jìn)行說明。
(實(shí)時例1)圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的PLL裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
光頭102將光束照射在光盤101上，檢測來自光盤101的反射光量，輸出電信號。模擬信號處理電路200從由光頭102輸出的電信號中提取再生信號。模擬信號處理電路200包含將電信號放大的前置放大器201、將放大了的信號的振幅控制為恒定的放大控制電路(AGC)202、改善頻率特性的補(bǔ)償器203。
其次，對PLL電路300的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
PLL電路300生成與再生信號同步的時鐘信號。時鐘信號生成電路300包含用時鐘信號對再生信號進(jìn)行數(shù)字化處理的A/D轉(zhuǎn)換器301、以將數(shù)字化了的數(shù)字值的中心值設(shè)為零的方式除去低頻成分的補(bǔ)償消除器302、算出從補(bǔ)償消除器302輸出的數(shù)字值與時鐘信號的相位誤差的相位誤差計(jì)算器303、控制相位誤差計(jì)算器303進(jìn)行的相位誤差值的計(jì)算范圍的修正的相位誤差范圍判斷器500、從相位誤差值當(dāng)中除去無用的頻帶成分的環(huán)路濾波器304、生成具有與環(huán)路濾波器304的輸出值相匹配的頻率的時鐘信號的時鐘振蕩器400、通過環(huán)路濾波器輸出值對再生信號與時鐘信號的相位同步狀態(tài)進(jìn)行判斷的同步判斷器600。
用A/D轉(zhuǎn)換器301進(jìn)行了數(shù)字化的數(shù)字值中含有在模擬信號處理器200中沒有被去除而殘存的無用低頻的成分。補(bǔ)償消除器302提取出該低頻帶域成分，通過減去從數(shù)字值提取出的補(bǔ)償值，去除低頻成分。由此，即使諸如在光盤的信息記錄面上附著上塵埃及指紋、再生信號因低頻率而發(fā)生波動的情況下，也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的時鐘脈沖生成動作。
相位誤差計(jì)算器303根據(jù)補(bǔ)償消除后的數(shù)字值計(jì)算相位誤差值。圖2是表示相位誤差計(jì)算器303的動作的定時圖。圖2的(A)以時間序列表示補(bǔ)償消除后的數(shù)字值。從這些數(shù)字值當(dāng)檢測位于過零點(diǎn)前后的兩個數(shù)字值，通常將這兩個數(shù)字值中絕對值小的一方的位置當(dāng)作過零檢測位置而決定(圖2的(B))，而將兩個數(shù)字值中另一方的位置當(dāng)作修正過零檢測位置決定(圖2的(C))。在由相位誤差范圍判斷器500發(fā)出的判斷信號是表示無修正的“L”時，選擇過零檢測位置，相反，在表示有修正的“H”時，選擇過零檢測位置(圖2的(D)(E))。相位誤差值在被選擇的位置數(shù)字值的傾斜為上升的邊緣時，以該數(shù)字值原封不動作為相位誤差值輸出，在被選擇的位置數(shù)字值的傾斜為下降的邊緣時，將-1乘以該數(shù)字值后的值作為相位誤差值輸出。
通過環(huán)路濾波器304，從相位誤差值中去除無用的頻率成分。環(huán)路濾波器304的輸出值輸入到時鐘振蕩器400。時鐘振蕩器400包含將環(huán)路濾波器304的輸出值轉(zhuǎn)換為電壓信號的D/A轉(zhuǎn)換器401、和電壓控制振蕩器(VCO)402。當(dāng)環(huán)路濾波器304的輸出值大，D/A轉(zhuǎn)換器401的輸出電壓高時，由VCO402生成的時鐘信號的頻率變高。另外，當(dāng)環(huán)路濾波器304的輸出小，D/A轉(zhuǎn)換器401的輸出電壓小時，由VCO402生成的時鐘信號的頻率變低。因此，PLL電路300在由相位誤差計(jì)算器303算出的相位誤差值為正的值時，時鐘信號的頻率就動作而升高，在由相位誤差計(jì)算器303算出的相位誤差值為負(fù)的值時，時鐘信號的頻率就降低。
圖3是表示相位誤差判斷器500的結(jié)構(gòu)的框圖。將用相位誤差計(jì)算器303計(jì)算出的相位誤差值設(shè)為P倍，在其被延時器延時的值上加(1-P)倍的值，再將該加法值輸入延時器501。P值例如也可以是1/2。包含延時器501的循環(huán)電路在每次通過相位誤差計(jì)算器303計(jì)算出相位誤差值時動作，由此，延時器501的輸出值在相位誤差值持續(xù)增加或減小的情況下，其絕對值都變大。比較器502在延時器501的輸出值變得大于預(yù)定的正閾值時，或者變得小于預(yù)定的負(fù)閾值時，需要進(jìn)行相位誤差計(jì)算范圍的修正，輸出相位誤差范圍判斷信號。
圖4是表示相位誤差范圍判斷器500的動作的定時圖。圖4的(A)表示再生信號和時鐘信號處于同步狀態(tài)的數(shù)字值，在過零檢測位置的值為零。另一方面，圖4的(B)表示時鐘信號的頻率相對于再生信號低的情況下的數(shù)字值。由于時鐘信號的頻率低，所以在每個若干周期，時鐘信號的相位相對于再生信號延遲時鐘信號的1/2周期以上。圖4的(C)表示此時的相位誤差值。由于在不需修正相位誤差計(jì)算范圍時，相位誤差計(jì)算范圍只有±1/2周期，所以時鐘信號的相位延遲穩(wěn)定在1/2周期以內(nèi)時，相位誤差值就成了表示時鐘信號的頻率UP的值，但是，如果延遲1/2周期以上，則旋轉(zhuǎn)一個周期，成為表示相位頻率DOWN表示的值，不能生成同步的時鐘信號。圖4的(D)表示與此相對應(yīng)的在相位誤差判斷器500的延時器501的值。在時鐘信號的頻率低的情況下，延時器501的輸出值在正側(cè)時絕對值增加，時鐘信號相對于再生信號的相位延遲1/2周期時，就會超出預(yù)定的正向閾值，其結(jié)果是，必須進(jìn)行相位誤差范圍的修正，相位誤差范圍判斷信號變成“H”(圖4的(E))。相位誤差計(jì)算器303依照相位誤差范圍判斷信號選擇修正過零檢測位置，由此，可計(jì)算相位誤差的范圍是+1/2周期～+1周期的范圍，在相位不超過+1周期的范圍時，可以繼續(xù)輸出表示頻率UP的相位誤差值。其結(jié)果是，能夠生成穩(wěn)定同步的時鐘信號。另外，在時鐘信號的頻率高的情況下，延時器501的輸出值在負(fù)側(cè)時絕對值增加，在時鐘信號相對于再生信號的相位提前1/2周期時，就會超出預(yù)定的負(fù)向閾值，其結(jié)果是，相位誤差范圍判斷信號變成“H”。相位誤差計(jì)算器303依照相位誤差范圍判斷信號選擇修正過零檢測位置，由此，可計(jì)算相位誤差的范圍為-1/2周期～-1周期的范圍，在相位不超過-1周期的范圍，可以繼續(xù)輸出表示頻率DOWN的相位誤差值。在此，控制+側(cè)閾值和-側(cè)閾值的值，使得輸入到A/D轉(zhuǎn)換器301的再生信號的振幅通過模擬信號處理電路200的增益控制電路(AGC)202而成為恒定，由此，可決定為對應(yīng)于該振幅的值。
下面，對同步判斷器600的動作進(jìn)行說明。
圖5是表示同步判斷器600的結(jié)構(gòu)的框圖。同步判斷器600包含檢測從A/D裝換器301輸出的數(shù)字值的直流電平的DC電平檢測器601；對直流電平檢測值的變化進(jìn)行平滑處理的低通濾波器(LPF)602；計(jì)算DC電平檢測值與LPF輸出值差值的減法器603；對上述差值與預(yù)定的DC誤差檢測閾值進(jìn)行比較的比較器604；檢測從A/D轉(zhuǎn)換器301輸出的數(shù)字值的AC電平的AC電平檢測器605；對AC電平檢測值的變化進(jìn)行平滑處理的低通濾波器(LPF)606；計(jì)算AC電平檢測值與LPF輸出值之差的減法器607；對上述差值與預(yù)定的AC誤差檢測閾值進(jìn)行比較的比較器608；計(jì)算環(huán)路濾波器304的輸出值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算器609；對上述標(biāo)準(zhǔn)偏差與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值進(jìn)行比較的比較器610；判斷比較結(jié)果的連續(xù)性的連續(xù)判斷器611；依照上述檢測結(jié)果進(jìn)行動作的狀態(tài)機(jī)612；根據(jù)狀態(tài)機(jī)612控制PLL電路300的動作的門脈沖生成器613。
圖7的(A)是表示對數(shù)字值的DC變動進(jìn)行檢測的動作的定時圖。DC電平檢測器601是求出在每一個預(yù)定的區(qū)間對從A/D轉(zhuǎn)換器301輸出的數(shù)字值進(jìn)行乘算的值，該區(qū)間對于應(yīng)該檢測DC波動動成分的周期，非常短，而且只要大于數(shù)字值表示的信息比特“1”和“0”的比例(占空比)大體成1∶1的區(qū)間即可。通過用LPF602使DC電平檢測值平滑化，求得DC電平檢測值的平均值。LPF602只要除去應(yīng)該檢測的DC波動成分的頻率特性即可。在減法器603中，對DC電平檢測值與其平均值的差值進(jìn)行計(jì)算，在發(fā)生了DC波動的情況下，差值的絕對值變大，當(dāng)超出DC誤差檢測閾值時，通過比較器604對DC誤差進(jìn)行檢測。
圖7的(B)是表示檢測數(shù)字值的DC變動的動作的定時圖。AC電平檢測器605求出將從A/D轉(zhuǎn)換器301輸出的數(shù)字值在每一個預(yù)定的區(qū)間積算的值，該區(qū)間只要對于應(yīng)該檢測的AC波動成分的周期盡可能的短即可。通過用LPF606將AC電平檢測值平滑，求得AC電平檢測值的平均值。LPF606只要為除去應(yīng)該檢測的AC波動成分的頻率特性就可以。在減法器607中，AC電平檢測值與其平均值的差值被計(jì)算出來，在發(fā)生了AC波動的情況下差值的絕對值變大，當(dāng)超出AC誤差檢測閾值時，通過比較器604作為AC誤差進(jìn)行檢測。
圖8是表示對應(yīng)于再生信號與時鐘信號的環(huán)路濾波器304的輸出值的變化的定時圖。標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算器609在每個預(yù)定的區(qū)間算出環(huán)路濾波器304的輸出值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在再生信號與時鐘信號不同步的情況下，標(biāo)準(zhǔn)偏差值變大，如果同步則標(biāo)準(zhǔn)偏差值變小。在比較器610內(nèi)，通過用該標(biāo)準(zhǔn)偏差值與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差臨界值進(jìn)行比較，判斷每個區(qū)間的同步狀態(tài)。再者，在連續(xù)判斷器611內(nèi)，若每個區(qū)間的同步狀態(tài)的判斷結(jié)果在預(yù)定次數(shù)內(nèi)連續(xù)判斷為同步OK，則再生信號與時鐘信號的同步被鎖止，輸出鎖止檢測信號，相反，若判斷結(jié)果在預(yù)定次數(shù)內(nèi)連續(xù)判定為同步NG，則非鎖止同步，輸出非鎖止檢測信號。這樣就能夠正確地判斷同步狀態(tài)。
狀態(tài)機(jī)612依照上述的DC誤差檢測信號、AC誤差檢測信號以及關(guān)閉檢測信號、非鎖止檢測信號進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，門脈沖發(fā)生器613根據(jù)狀態(tài)機(jī)612的狀態(tài)，輸出控制相位誤差范圍判斷器500的相位誤差范圍判斷恢復(fù)操作信號、控制環(huán)路濾波器304增益的環(huán)路濾波器增益切換信號、控制補(bǔ)償消除器302的增益的補(bǔ)償消除器增益切換信號。
圖6是狀態(tài)機(jī)612的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和門脈沖發(fā)生器613在各個狀態(tài)的動作的示意圖。一旦PLL電路300的動作開始運(yùn)行，狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)就開始從位置“0”開始運(yùn)轉(zhuǎn)。在位置“0”，由于再生信號和時鐘信號的頻率的誤差大，所以為了使捕捉動作平穩(wěn)而啟動相位誤差范圍判斷器500，為了縮短捕捉時間而提高環(huán)路濾波器304的增益，為通過控制數(shù)字值的中心使其立即變?yōu)椤傲恪?，而提高補(bǔ)償消除器302的增益。一旦輸出非鎖止檢測信號，狀態(tài)就轉(zhuǎn)換到位置“1”。在位置“1”，由于再生信號和時鐘信號的頻率的誤差變得非常小，所以相位誤差范圍判斷是不必要的，再則，為了防止因再生信號的品質(zhì)差相位誤差范圍判定執(zhí)行錯誤動作而使PLL電路不穩(wěn)定，而停止相位誤差范圍判斷器500的運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，由于相位及數(shù)字值的補(bǔ)償消除控制還沒有完全地捕捉，所以所有的增益都高。這時如果輸出關(guān)閉檢測信號，狀態(tài)就遷移到位置“3”，如果輸出非鎖止檢測信號，狀態(tài)就再次回到位置“0”。位置“3”是將再生信號和時鐘信號完全判斷為同步的狀態(tài)，為使PLL電路300所有的動作穩(wěn)定，而將相位誤差范圍判斷器500的運(yùn)行停止，同時使環(huán)路濾波器304的增益降低，也使補(bǔ)償消除器302的增益降低。在此，如果進(jìn)行非鎖止檢測就遷移到位置“0”，如果進(jìn)行DC誤差檢測或AC誤差檢測就遷移到位置“2”。位置“2”因數(shù)字值的DC變動或AC變動的影響，從而補(bǔ)償消除器302的控制有可能不穩(wěn)定，由此，表示由相位誤差計(jì)算器303可能不能正確地計(jì)算相位誤差值。因此，為了馬上捕捉以使數(shù)字值的中心變?yōu)榱?，只要提高補(bǔ)償消除器302的增益就可以了。而且，如果進(jìn)行鎖止檢測，則再次遷移到位置“3”，在不能穩(wěn)定地捕捉而非鎖止檢測時遷移到位置“1”。
如上所述，依照本實(shí)施例，通過進(jìn)行相位誤差范圍判斷和與其對應(yīng)的相位誤差的計(jì)算，可以計(jì)算的相位誤差的范圍能夠從時鐘信號的±1/2周期擴(kuò)展到±1周期，即使在再生信號與時鐘信號的頻率誤差大的情況下也能夠正確地計(jì)算相位誤差，能夠穩(wěn)定地生成與再生信號同步的時鐘信號。
另外，根據(jù)環(huán)路環(huán)路濾波器304的輸出值的標(biāo)準(zhǔn)偏差對再生信號與時鐘信號的同步狀態(tài)進(jìn)行判斷，根據(jù)該結(jié)果控制相位誤差范圍判斷器500和環(huán)路環(huán)路濾波器304的動作，由此能夠使從PLL電路300的動作開始到關(guān)閉狀態(tài)的捕捉動作穩(wěn)定進(jìn)行，而且能夠縮短捕捉時間。
另外，從通過A/D轉(zhuǎn)換器301的數(shù)字值進(jìn)行再生信號的DC變動或AC變動的誤差檢測，根據(jù)其結(jié)果控制控制補(bǔ)償消除器302的動作，由此即使由于光盤信息記錄面上的劃痕塵埃及指紋等的影響造成再生動作不穩(wěn)定，也能夠立即恢復(fù)到能夠再生的狀態(tài)，且能夠提高再生性能。
再者，在本實(shí)施例中，為在再生信號在D/A轉(zhuǎn)換后進(jìn)行補(bǔ)償消除的構(gòu)成，但因也可以對檢測了的補(bǔ)償量進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，在模擬信號處理電路200內(nèi)將補(bǔ)償消除。
再者，PLL電路的構(gòu)成中也可以省略補(bǔ)償消除器302。這種情況下，相位誤差計(jì)算器303只要根據(jù)從A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字值算出相位誤差值即可。
再者，也可以在單個半導(dǎo)體片上形成PLL電路300的一部分或整體。例如在圖1所示的PLL電路300的結(jié)構(gòu)中，也可以將補(bǔ)償消除器302、相位誤差計(jì)算器303、環(huán)路濾波器304、相位誤差范圍判斷器500以及同步判斷器600當(dāng)作半導(dǎo)體集成電路來實(shí)現(xiàn)。
再者，在本實(shí)施例中，圖6表示狀態(tài)機(jī)612和門脈沖發(fā)生器613的動作，但并不是局限于此。
(實(shí)施例2)圖9是表示本發(fā)明實(shí)施例2的時鐘信號生成裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9所示的時鐘信號生成裝置使用記錄有信息的光盤生成時鐘信號。時鐘信號生成裝置包含光頭1102、模擬信號處理電路1200和時鐘信號生成電路1300。
光頭1102將光束1102a照射在光盤1101上，檢測來自光盤1101的反射光，再根據(jù)反射光生成電信號1102b。
模擬信號處理電路1200從電信號1102b提取再生信號1200a，其包含對電信號1102b進(jìn)行放大的前置放大器1201、控制放大了的電信號的振幅使其恒定的增益控制電路(AGC)1202、以及改善頻率特性的補(bǔ)償器1203。
時鐘信號生成裝置1300作為使再生信號1200a和時鐘信號1400a的相位差接近零而動作的PLL起作用，生成與再生信號1200a同步的時鐘信號1400a。時鐘信號生成裝置1300包含使再生信號1200a與時鐘信號同步而進(jìn)行數(shù)字處理的A/D轉(zhuǎn)換器1301；將從A/D轉(zhuǎn)換器1301輸出的數(shù)字值1301a的中心電平控制為零的補(bǔ)償消除器1302；對從補(bǔ)償消除器1302輸出的數(shù)字值1302a和時鐘信號1400a之間的相位誤差值1303a進(jìn)行計(jì)算的相位誤差計(jì)算器1303；檢測相位誤差值1303a的變位分布的偏差的變位分布檢測器1500；從相位誤差值1303a去除無用的頻率域成分的環(huán)路濾波器1304；生成根據(jù)環(huán)路濾波器1304輸出值的頻率的時鐘信號1400a的時鐘振蕩器1400。
在由A/D轉(zhuǎn)換器1301進(jìn)行了數(shù)字化的數(shù)字值1301a中含有沒有在模擬信號處理電路1200中除去而殘留的無用的低頻的成分。補(bǔ)償消除器1302通過提取該低頻成分，減去從數(shù)字值1301a中提取的補(bǔ)償值，除去低頻成分。由此，即使在諸如光盤1101的信息記錄面上附著了塵埃及指紋等，因低頻造成再生信號1200a波動的情況下，也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的時鐘信號生成動作。
相位誤差計(jì)算器1303，從補(bǔ)償消除后的數(shù)字值1302a計(jì)算出相位誤差值。相位計(jì)算器1303的動作時刻與圖19所示的相位計(jì)算器303的動作的定時相同(參照圖20的(A))。即，相位誤差計(jì)算器1303對過零點(diǎn)進(jìn)行檢測，通常將位于過零點(diǎn)前后的兩個數(shù)字值中絕對值較小的一方的位置設(shè)為過零點(diǎn)位置決定(圖20的(B))，當(dāng)在過零點(diǎn)檢測位置的數(shù)字值的傾斜為向上邊緣時，就將該數(shù)字值原封不動作為相位誤差值輸出，在過零點(diǎn)檢測位置的數(shù)字值的傾斜為向下邊緣時，則將該值乘以-1后的值作為相位誤差值輸出(圖20的(C))。
利用環(huán)路濾波器1304從相位誤差值1303a中去除無用的頻率域成分。將環(huán)路濾波器1304的輸出值輸入時鐘振蕩器1400。時鐘振蕩器1400包含將環(huán)路濾波器1304的輸出值1304a轉(zhuǎn)換為電壓信號的D/A轉(zhuǎn)換器1401和電壓控制振蕩器(VCO)1402。如果環(huán)路濾波器1304的輸出值1304a變大，D/A轉(zhuǎn)換器1401的輸出電壓變小，則由VCO1402生成的時鐘信號1400a的頻率變低。因此，當(dāng)由相位誤差計(jì)算器1303計(jì)算出的相位誤差值1303a為正的值時，PLL運(yùn)行提高時鐘信號1400a的頻率的動作，以使鎖止信號1400a的頻率提高，當(dāng)為負(fù)的值時其動作使時鐘信號1400a的頻率降低。
下面，對變位分布檢測器1500進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖10是表示變位分布檢測器1500結(jié)構(gòu)的框圖。變位分布檢測器1500包含通過對相位誤差值1303a進(jìn)行微分求得變位(微分濾波輸出值1501a)的微分濾波器1501和對微分濾波輸出值1501a的分布的偏差進(jìn)行檢測的電路。
在微分濾波器1501中，1502是對每個由相位誤差計(jì)算器1303進(jìn)行的每個相位誤差計(jì)算時刻鎖止并保持相位誤差值的延時器，經(jīng)過在加法器1503內(nèi)將二批相位誤差值1303a進(jìn)行加法計(jì)算，在去除相位誤差值1303a的噪聲成分的同時，其分辨率得到提高。1504、1505、1506是在每個相同相位誤差計(jì)算時刻將加法器1503的輸出值進(jìn)行鎖止并保持的延時器，通過減法器1507、1508、1509分別在與加法器1503的輸出值之間進(jìn)行微分。進(jìn)而在加法器1510內(nèi)，通過將三個微分值相加，在去除微分結(jié)果的噪聲的同時，其分辨率得到提高。
通過比較器1511，微分濾波輸出值1501a與預(yù)定的閾值進(jìn)行絕對值比較，當(dāng)微分濾波輸出值1501a較大時，在累加器1512內(nèi)對應(yīng)于微分濾波輸出值1501a的符號1501b進(jìn)行累加計(jì)算。在符號1501b為正時，對乘積1512a進(jìn)行+1的加法計(jì)算，在符號1501b為負(fù)時，進(jìn)行-1的減法計(jì)算。另外，在經(jīng)比較器1511進(jìn)行的比較中，在微分濾波輸出值1501a較小時，進(jìn)行加法或減法以使累加器1512的累加值1512a的絕對值變小。在累加值1512a為負(fù)值時進(jìn)行+1的加法，在為正值時進(jìn)行進(jìn)行-1的減法。由此，如果微分濾波輸出值1501a偏向正向，則累加值512a沿正向徐徐增加，相反，如果偏向負(fù)向則沿負(fù)向徐徐增加。另外，在微分濾波輸出值1501a的絕對值較小時，累加值1512a就保持在零左右的值。
累加值1512a通過比較器1513與預(yù)定的閾值進(jìn)行絕對值比較，將比較結(jié)果作為分布檢測結(jié)果1500a輸出。在累加值1512a較小時，作為分布檢測結(jié)果1500a，輸出微分濾波輸出值1501a的分布沒有偏差的值、例如“0”。在累加值1512a較大時，作為分布檢測結(jié)果1500a，在累加值1512a為負(fù)值時，輸出表示微分濾波輸出值1501a的分布偏向負(fù)側(cè)的值、例如“-1”，在累加值1512a為正值時，輸出微分波輸出值1500a的分布表示偏向正側(cè)的的值、例如“+1”。
圖11、圖12、圖13是表示分布檢測器1500的動作的定時框圖。
圖11表示再生信號1200a和時鐘信號1400a的頻率在PLL可以捕捉的范圍內(nèi)幾乎一致時的動作。在圖11中，(A)表示相位誤差值1303a在時間序列上的變化，(B)表示微分濾波輸出值1501a，(C)表示累加值1512a在時間序列上的變化。在頻率基本一致時，如(A)所示，相位誤差值1303a是因再生信號1200a的噪聲成分和時鐘信號1400a的不穩(wěn)定移動成分的影響而在零附近產(chǎn)生誤差的值。因此，如(B)所示，微分濾波輸出值1501a也不偏向正與負(fù)哪一方，都取在零附近誤差的值，圖(C)所示的累加值1512a保留零附近的值。
圖12表示對于再生信號1200a，時鐘信號1400a的頻率錯開PLL不能捕捉的低側(cè)時的動作。在圖13中，(A)表示相位誤差值1303a在時間序列上的變化，(B)表示微分濾波輸出值1501a在時間序列上的變化，(C)表示累加值1512a在時間序列上的變化。在時鐘信號1400a的頻率低時，如(A)所示，由于再生信號1200a的噪聲成分和時鐘信號1400a的不穩(wěn)定移動成分的影響，相位誤差值1303a在高頻域誤差的基礎(chǔ)上，成為包含具有右上傾斜的鋸齒狀的低頻成分的值。因此，如圖(B)所示，在相位誤差值1303a的變化處于右向上的區(qū)間，微分濾波輸出值1501a總是正值，在相位誤差值1303a突然變小的區(qū)間，微分濾波輸出值1501a總是負(fù)值。由于右向上的區(qū)間占據(jù)了大半部分，所以如(C)所示，累加值1512a徐徐向正側(cè)增加，由此，可檢測到時鐘信號1400a的不能捕捉的頻率錯開到低的一側(cè)。
圖13表示對于再生信號1200a，時鐘信號1400a的頻率錯開PLL不能捕捉的搞的一側(cè)時的動作。在圖13中，(A)表示相位誤差值1303a在時間序列上的變化，(B)表示微分濾波輸出值1501a在時間序列上的變化，(C)表示累加值1512a在時間序列上的變化。在時鐘信號1400a的頻率高時，如(A)所示，由于再生信號1200a的噪聲成分和時鐘信號1400a的不穩(wěn)定移動成分的影響，相位誤差值1303a在高頻域誤差的基礎(chǔ)上，成為包含具有向右降低趨勢的鋸齒狀的低頻成分的值。因此，如圖(B)所示，在相位誤差值1303a的變化處于向右下向的區(qū)間，微分濾波輸出值1501a總是負(fù)值，在相位誤差值1303a突然變大的區(qū)間，微分濾波輸出值1501a總是正值。由于向右下向的區(qū)間占據(jù)了大半部分，所以如(C)所示，累加值1512a徐徐向負(fù)側(cè)增加，由此，可檢測到時鐘信號1400a的頻率錯開不能捕捉的高的一側(cè)。
另外，如圖11～圖13的(A)所示，相位誤差值1303a根據(jù)再生信號1200a的質(zhì)量及時鐘信號1400a的噪聲成分而偏差，由于用累加器1512進(jìn)行累加計(jì)算，因此，如(C)所示，能夠準(zhǔn)確地檢測到不能捕捉時的頻率的錯開方向。
下面，詳細(xì)地說明環(huán)路濾波器1304的動作。
圖14是表示環(huán)路濾波器1304的結(jié)構(gòu)的框圖。環(huán)路濾波器1304包含根據(jù)分布檢測結(jié)果對相位誤差值1303a的值做屏蔽處理的相位誤差屏蔽器3041；將屏蔽處理后的相位誤差值放大a倍的放大器3042；對每一組相位誤差計(jì)算脈沖波形累積同一個屏蔽處理后的相位誤差值的加法器3043及延時器3044；將相位誤差值的累加值放大b倍的放大器3045；將兩個放大器3042、3045的輸出值相加的加法器3046。從加法器3046輸出的控制信號1304a被輸入時鐘脈沖發(fā)生器1400。
在分布檢測結(jié)果1500a顯示微分濾波器輸出值的分布沒有偏移時，相位誤差屏蔽器3041就將相位誤差值1303a原封不動輸出。在表示向正側(cè)偏移時，如果相位誤差值303a為正值則原封不動輸出，如果為負(fù)值則進(jìn)行屏蔽而不輸出相位誤差值。相反，在表示向負(fù)側(cè)偏移時，相位誤差值1303a如果為負(fù)值則照原樣輸出，如果為正值則進(jìn)行屏蔽而不輸出相位誤差值。
對屏蔽處理后的相位誤差值，通過放大器3042進(jìn)行時鐘信號1400a的相位調(diào)制，時鐘信號1400a的頻率調(diào)制是通過累加器內(nèi)含的加法器3043和延時器3044及放大器3045進(jìn)行的。通過相位誤差屏蔽器3041，在沒有進(jìn)行屏蔽處理時，如果時鐘信號1400a的頻率低，則只輸出正的相位誤差值，因此，時鐘信號1400a的頻率隨著再生信號1200a的頻率單調(diào)地增高。另外，由于如果時鐘信號1400a的頻率高則只輸出負(fù)的相位誤差值，因此，時鐘信號1400a的頻率隨著再生信號1200a的頻率單調(diào)地降低。其結(jié)果是，一旦捕捉頻率基本一致的范圍，就不進(jìn)行屏蔽處理而進(jìn)行相位調(diào)制，得到與再生信號1200a相位同步的時鐘信號。另外，在放大器3045內(nèi)，在分布檢測結(jié)果1500a顯示有正向或負(fù)向偏移時，通過提高倍率b就能夠進(jìn)一步縮短頻率捕捉的時間。
圖15是定時圖，其表示相對于再生信號1200a，時鐘信號1400a的頻率錯開PLL不能捕捉的高的一側(cè)的情況下的相位分布監(jiān)測器1500和環(huán)路濾波器1304的動作。在圖15中，(A)表示相位誤差值1303a在時間序列上的變化，(B)表示微分濾波輸出值1501a在時間序列上的變化，(C)表示累加值1512a在時間序列上的變化，(D)表示分布檢測結(jié)果1500a在時間序列上的變化，(E)表示相位誤差屏蔽器的輸出值在時間序列上的變化，(F)表示控制信號304a在時間序列上的變化。在前半部分，由于時鐘信號1400a的頻率處于PLL不能捕捉的較高的狀態(tài)，因此，相位誤差值(A)成為具有右下傾斜的鋸齒狀波形，因此，微分濾波器輸出值(B)總是負(fù)值，符號的累加值(C)在負(fù)向上增加。符號的累加值(C)的絕對值如果超過預(yù)定的閾值B，則分布檢測結(jié)果(D)成為表示具有向負(fù)向偏移的值例如-1。在分布檢測結(jié)果(D)成為-1的區(qū)間，由于相位誤差值(A)的正值在相位誤差屏蔽器3041進(jìn)行了屏蔽，所以如屏蔽處理后的相位誤差值(E)所示，輸出的只是負(fù)值。其結(jié)果是，時鐘脈沖頻率的控制信號(F)開始不能捕捉而為接近0的值，但將時鐘信號1400a的頻率控制在降低的方向。時鐘信號1400a的頻率如果接近再生信號1200a的頻率，則相位誤差值(A)的鋸齒狀傾斜變小，微分濾波輸出值(B)的絕對值也超過預(yù)定的閾值的頻度減少，因此，符號的累加值(C)的絕對值顯示減小趨勢。隨著符號的累加值(C)的絕對值的減小，如果低于預(yù)定的閾值，則由于判斷為分布的偏移變小，因而分布檢測結(jié)果(D)成為表示沒有偏移的值例如0，不運(yùn)行由相位誤差屏蔽器3041進(jìn)行的屏蔽處理，而直接輸出相位誤差值(A)。在這種狀態(tài)下，再生信號1200a和時鐘信號1400a的頻率誤差處在PLL能夠捕捉的范圍內(nèi)，因此，時鐘脈沖頻率的控制信號(F)就能夠在再生信號1200a中增大，控制在時鐘信號1400a相位同步的穩(wěn)定的狀態(tài)。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例2可知，及時PLL不能捕捉在生信號和時鐘信號的頻率誤差的狀態(tài)為再生信號的品質(zhì)惡化的狀態(tài)，也能夠正確地進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果控制時鐘信號的頻率使得頻率誤差處于捕捉范圍內(nèi)，由此能夠生成之后穩(wěn)定的時鐘信號。
另外，由將相位誤差值的變位符號進(jìn)行累加計(jì)算的累加值求出相位誤差值的變位的分布，由此，不必保留多個的相位誤差值，就能夠?qū)崿F(xiàn)在小型電路上高精度的檢測。
再者，時鐘信號發(fā)生電路1300的結(jié)構(gòu)中也可以省略補(bǔ)償消除器1302。此時，相位誤差計(jì)算器1303只要根據(jù)從A/D轉(zhuǎn)換器1301輸出的數(shù)字值計(jì)算出相位誤差值即可。
再者，也可以在單個半導(dǎo)體晶片上形成時鐘信號發(fā)生電路1300的局部或全部。例如，在圖9所示的時鐘信號發(fā)生電路1300的結(jié)構(gòu)中，可以將補(bǔ)償消除器1302、相位誤差計(jì)算器1303、比較器1304以及變位分布檢測器1600當(dāng)作半導(dǎo)體集成電路來實(shí)現(xiàn)。
再者，在時鐘信號發(fā)生信號電路1300中，設(shè)有同步判斷器600a，其結(jié)構(gòu)與在實(shí)施例1中進(jìn)行過說明的同步判斷器600的結(jié)構(gòu)相同，使用同步判斷器600a也可以控制變位分布檢測的有效、無效。例如，當(dāng)同步判斷器600a判斷出再生信號與時鐘信號不在同步狀態(tài)時，只要將由變位分布檢測器的檢測認(rèn)作是有效即可，當(dāng)同步判斷器600a判斷出再生信號與時鐘信號處于同步狀態(tài)時，只要將由變位分布檢測器的檢測認(rèn)作是無效即可。
另外，與同步判斷器600一樣，在同步判斷器600a檢測出誤差時，也可以判斷出再生信號與時鐘信號不在同步狀態(tài)。
再者，與同步判斷器600一樣，當(dāng)同步判斷器600a判斷出再生信號與時鐘信號不在同步狀態(tài)時，控制補(bǔ)償消除器1302以使補(bǔ)償消除器1302的增益增大，在判斷出再生信號與時鐘信號處于同步狀態(tài)時，也可以控制補(bǔ)償消除器1302以使補(bǔ)償消除器1302的增益降低。
(實(shí)施例3)圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的時鐘信號生成裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖16中，對于與圖9所示的結(jié)構(gòu)元件相同的結(jié)構(gòu)元件仍注上相同的參照符號而省略說明。
將從A/D轉(zhuǎn)換器1301輸出的數(shù)字值1301a的中心電平控制為零的補(bǔ)償消除器1302包含零電平檢測器3021、二值化DUTY檢測器3022、累加器3023、減法器3025、高頻提升濾波器3024。
高頻提升濾波器3024輸出將補(bǔ)償消除后數(shù)字值1302a的高頻成分進(jìn)行放大的高頻提升濾波輸出值。例如將振幅易于變小的2T及3T等短標(biāo)示或短間隔部分進(jìn)行放大。在圖17表示高頻提升濾波器的結(jié)構(gòu)例。圖17所示的高頻提升濾波器是一種5次FIR濾波器，使利用延時器1701、1702、1703、1704、1705輸入的數(shù)字值1302a與時鐘信號1400a同步延遲，將延時器的值分別輸入累加器1706、1707、1707、1709、1710，輸出將5個累加值用加法器1711進(jìn)行了加法計(jì)算的值3024a。5個累加器的系數(shù)P、Q、R、S、T例如也可以設(shè)為P＝2、Q＝-18、R＝63、S＝-18、T＝2。
零電平檢測器3021與相位誤差計(jì)算器1303一樣，從補(bǔ)償消除后數(shù)字值1302a中提取過零點(diǎn)，將夾著過零點(diǎn)的兩個數(shù)字值中絕對值小的一側(cè)判定為過零點(diǎn)位置，將該值當(dāng)作零電平檢測值輸出。
二值化DUTY檢測器3022輸出將高頻提升濾波輸出值3024a二值化以得到絕對值相同的對極值的二值化檢測值3022a。例如，高頻提升濾波輸出值3024a為正值就時，設(shè)為+1，為負(fù)值時設(shè)為-1。
累加器3023將零電平檢測值3021a和二值化檢測值3022a進(jìn)行了加法計(jì)算的值再進(jìn)行累加計(jì)算，將累加值作為二值化電平值3023a輸出。
在減法器3025中，從數(shù)字值1301a減去二值化電平值3023a。
通過上述的回路結(jié)構(gòu)，二值化電平值3023a被控制得慢慢趨近零，能夠去除包含在數(shù)字值1301a的低頻波動成分。
分布檢測用相位誤差計(jì)算器1305以高頻提升濾波輸出值作為輸入，進(jìn)行與相位誤差計(jì)算器1303運(yùn)行同樣的動作，并對于變位分布監(jiān)測器1500輸出分布檢測用相位誤差計(jì)算值1305a和分布檢測用相位誤差計(jì)算定時信號1305b。
如上所述，依照本發(fā)明實(shí)施例3，在再生信號1200a的高頻成分的振幅小，S/N低的情況下，也能夠通過高頻提升濾波器3024提高二值化的精度及過零點(diǎn)的檢測精度，且能夠穩(wěn)定地進(jìn)行補(bǔ)償消除控制和相位誤差分布檢測。
再者，在實(shí)時例3，將高頻提升濾波器設(shè)為五次FIR濾波器，但也可以是例如特許文獻(xiàn)5、特許文獻(xiàn)6所記載的波形均衡器，或者是特許文獻(xiàn)9所示的幾大似然譯碼器。
(實(shí)施例4)圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施例4的磁盤裝置的構(gòu)成的框圖。在圖18，對于與圖9所示的結(jié)構(gòu)元件相同的結(jié)構(gòu)元件仍注上相同的參照符號而省略說明。
磁盤裝置包含將激光1102a照射在光盤1101上的光頭1102；驅(qū)動光盤1101運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)1103；控制電機(jī)1103和光頭1102的伺服電路1606；通過光頭1102得到的電信號1102b中提取數(shù)據(jù)再生信號1200a和伺服系統(tǒng)用再生信號1200b的模擬信號處理電路1300；上述實(shí)施例2～實(shí)施例3中說明的時鐘信號生成電路1300；從數(shù)字值1302a中提取再生數(shù)據(jù)1601a的導(dǎo)引通道電路1601；進(jìn)行再生數(shù)據(jù)1601a的解調(diào)的數(shù)據(jù)解調(diào)電路1602；從數(shù)據(jù)解調(diào)結(jié)果1602a中提取地址信息1603a的地址譯碼器1603；存儲數(shù)據(jù)解調(diào)結(jié)果1602a的緩沖存儲器1604；進(jìn)行整體控制的CPU1605；與外部的主計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接的接口1607。
從光頭1102發(fā)射出的激光在光盤1101的磁道上進(jìn)行聚光，掃描磁道，同時，對來自光盤101的反射光進(jìn)行檢測，輸出電信號1102b。模擬信號處理電路1200從電信號1102b中提取出再生信號1200a和伺服系統(tǒng)用再生信號1200b，其中再生信號1200a對應(yīng)著光盤1101上記錄的信息，伺服系統(tǒng)用再生信號1200b對應(yīng)著對于光盤1101上形成的磁道的掃描狀態(tài)。
伺服電路1606使用伺服用再生信號1200b進(jìn)行控制，使得電機(jī)1103的轉(zhuǎn)速和激光在光盤1102上的聚光狀態(tài)、磁道的掃描狀態(tài)達(dá)到最佳的狀態(tài)。
時鐘信號生成電路1300提取與再生信號1200a同步的時鐘信號1400a，與時鐘信號1400a同步輸出對再生信號進(jìn)行了脈沖調(diào)制的數(shù)字值。
導(dǎo)引通道電路1601提取對數(shù)字值1302a進(jìn)行了二值化處理的再生數(shù)據(jù)1601a，進(jìn)而通過在數(shù)據(jù)解調(diào)電路1602中對再生數(shù)據(jù)1601a進(jìn)行解調(diào)，能夠得到記錄在光盤1101上的數(shù)字信息。
地址譯碼器1603提取包含在解調(diào)結(jié)果1602a內(nèi)的地址值，再傳送到CPU1605。
CPU1605得到地址值，同時控制再生動作，通過接口1607與主計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息的輸入輸出。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例4可知，通過使用實(shí)施例2～實(shí)施例3中記載的時鐘信號生成電路中生成的時鐘信號，即使由于光盤1101的質(zhì)量及光頭1102的性能不佳造成再生信號的品質(zhì)惡化，也能夠穩(wěn)定地再生數(shù)字信息。
再者，本發(fā)明的時鐘信號生成裝置可作為集成電路即LSI實(shí)現(xiàn)。時鐘信號生成裝置具備的構(gòu)成元件既可以個別地做成一個芯片，也可以將部分或全部都做在一個芯片上。
這里雖然將集成電路稱作LSI，但是由于集成度的不同，有時候也稱作IC、系統(tǒng)LSI、超級LSI、超LSI。
另外，本發(fā)明的集成電路并非局限于LSI，也可以通過專用電路或通用處理器實(shí)現(xiàn)。也可以利用在LSI制造后能運(yùn)行程序的FPGA(Fieid Programmabie Gate Array)、以及能夠?qū)SI內(nèi)部的電路單元的連接及設(shè)定再組合的可量構(gòu)處理器。
進(jìn)而，通過半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步或衍生的其他技術(shù)，如果出現(xiàn)替代LSI的集成電路化的技術(shù)，也可以使用該技術(shù)進(jìn)行功能時鐘的集成化。生物技術(shù)的應(yīng)用等也成為可能。
綜上所述，用本發(fā)明的最佳實(shí)施例例示了本發(fā)明，但是本發(fā)明并非局限于該實(shí)施例中進(jìn)行的解釋。本發(fā)明理解為應(yīng)只是通過權(quán)利要求的范圍解釋其范圍。業(yè)界人士從本發(fā)明的具體的最佳實(shí)施例的記載理解為，根據(jù)本發(fā)明的記載或技術(shù)常識可實(shí)施等效的范圍。在本說明書中引用的專利、專利要求及文獻(xiàn)，其內(nèi)容本身與具體地記載在說明書上的一樣，應(yīng)該理解成，其內(nèi)容作為對本說明書的參考而進(jìn)行了援用。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明具有的效果在于，即使輸入的再生信號的頻率發(fā)生劇烈變化、或再生信號暫時處于振幅變小等異常狀態(tài)，也能夠立即生成同步的時鐘信號，本發(fā)明在光盤裝置中作為用于數(shù)據(jù)再生的PLL電路等中是有用的。
另外，本發(fā)明的效果還在于，即使在再生信號與時鐘信號的頻率不一致而且再生信號的質(zhì)量較差的情況下，也能夠立即生成同步的時鐘信號，本發(fā)明在光盤裝置中作為用于數(shù)據(jù)再生的時鐘信號生成電路等中是有用的。
權(quán)利要求
1.一種時鐘信號生成裝置，生成與從記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號，其特征在于，包含A/D轉(zhuǎn)換裝置，響應(yīng)上述時鐘信號對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，通過將上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值；相位誤差計(jì)算裝置，根據(jù)上述多個數(shù)字值的每一個，算出表示上述再生信號與上述時鐘信號的相位誤差的相位誤差值；環(huán)路濾波裝置，根據(jù)上述相位誤差值，輸出控制上述時鐘信號的頻率的控制信號；時鐘振蕩裝置，將具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號生成；相位誤差范圍判斷裝置，根據(jù)上述相位誤差值，判斷上述相位誤差是否處于預(yù)定的范圍內(nèi)，上述相位誤差計(jì)算裝置，對上述多個數(shù)字值的過零點(diǎn)進(jìn)行檢測，在用上述相位誤差范圍判斷裝置判斷出相位誤差在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，根據(jù)位于上述過零點(diǎn)前后的兩個數(shù)字值中接近零電平側(cè)的數(shù)字值，計(jì)算上述相位誤差值，在用上述相位誤差范圍判斷裝置判斷出上述相位誤差不在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，根據(jù)上述兩個數(shù)字值中遠(yuǎn)離零電平側(cè)的數(shù)字值，計(jì)算上述相位誤差值。
2.如權(quán)利要求1所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，上述相位誤差范圍判斷裝置包含對上述相位誤差值進(jìn)行平滑處理的低通濾波裝置，上述相位誤差范圍判斷裝置根據(jù)上述低通濾波裝置的輸出值與預(yù)定的閾值的比較結(jié)果，判斷相位誤差是否處于上述預(yù)定的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，在上述相位誤差范圍判斷裝置判定上述相位誤差不在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，控制上述環(huán)路濾波裝置以使上述環(huán)路濾波裝置的增益變高。
4.如權(quán)利要求1所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，還包含根據(jù)上述控制信號的振幅，判斷上述再生信號和上述時鐘信號是否處于同步狀態(tài)的同步判斷裝置，在上述同步判斷裝置判定上述再生信號和上述時鐘信號不在同步狀態(tài)時，由上述相位誤差判斷裝置作出的判斷有效，在判定上述再生信號和上述時鐘信號處于同步狀態(tài)時，由上述相位誤差判斷裝置作出的判斷無效。
5.如權(quán)利要求1所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，還包含補(bǔ)償消除裝置，檢測對上述數(shù)字值進(jìn)行二值化的電平，根據(jù)上述電平消除上述數(shù)字值的補(bǔ)償成分，上述相位誤差計(jì)算裝置根據(jù)由上述補(bǔ)償消除裝置補(bǔ)償消除的數(shù)字值，計(jì)算上述相位誤差值。
6.如權(quán)利要求5所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，還包含同步判斷裝置，根據(jù)上述控制信號的振幅，判斷上述再生信號和上述時鐘信號是否處于同步狀態(tài)，上述同步判斷裝置在判定上述再生信號和上述時鐘信號不在同步狀態(tài)時，控制上述補(bǔ)償消除裝置以使上述補(bǔ)償消除裝置的增益變高，在判定上述再生信號和上述時鐘信號處于同步狀態(tài)時，控制上述補(bǔ)償消除裝置，以使上述補(bǔ)償消除裝置的增益變低。
7.如權(quán)利要求4所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，包含在每個預(yù)定的區(qū)間對上述數(shù)字值進(jìn)行累加的累加裝置；將經(jīng)過上述累加裝置計(jì)算的累加值進(jìn)行平均化的平均化裝置；在上述累加裝置計(jì)算的累加值和上述平均處理裝置得到的平均值之間的差大于預(yù)定的閾值時進(jìn)行誤差檢測的誤差檢測裝置，上述同步判斷裝置在上述誤差檢測裝置檢測出誤差時，判定為不在同步狀態(tài)。
8.一種半導(dǎo)體集成電路，其使用于生成與記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號的時鐘信號生成裝置中，其特征在于，上述時鐘信號生成裝置包含響應(yīng)上述時鐘信號對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，通過將上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值的A/D轉(zhuǎn)換裝置、和生成上述時鐘信號的時鐘振蕩裝置，上述半導(dǎo)體集成電路具備根據(jù)上述多個數(shù)字值的每一個，算出表示上述再生信號與上述時鐘信號的相位誤差的相位誤差值的相位誤差計(jì)算裝置；根據(jù)上述相位誤差值，輸出控制上述時鐘信號的頻率的控制信號的環(huán)路濾波裝置；根據(jù)上述相位誤差值，判斷上述相位誤差是否處于預(yù)定的范圍內(nèi)的相位誤差范圍判斷裝置，上述相位誤差計(jì)算裝置，對上述多個數(shù)字值的過零點(diǎn)進(jìn)行檢測，在用上述相位誤差范圍判斷裝置判斷出上述相位誤差在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，根據(jù)位于上述過零點(diǎn)前后的兩個數(shù)字值中接近零電平側(cè)的數(shù)字值，計(jì)算上述相位誤差值，在用上述相位誤差范圍判斷裝置判斷出上述相位誤差不在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，根據(jù)上述兩個數(shù)字值中遠(yuǎn)離零電平側(cè)的數(shù)字值，計(jì)算上述相位誤差值，上述時鐘振蕩裝置生成具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號。
9.一種數(shù)據(jù)再生方法，生成與從記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號，輸出與上述時鐘信號同步并將上述再生信號數(shù)字化的再生數(shù)據(jù)，其特征在于，包括(a)響應(yīng)上述時鐘信號，對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，通過將上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值的步驟；(b)根據(jù)上述多個數(shù)字值的每一個，算出表示上述再生信號與上述時鐘信號的相位誤差的相位誤差值的步驟；(c)根據(jù)上述相位誤差值，輸出控制上述時鐘信號的頻率的控制信號的步驟；(d)生成具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號的步驟；(e)根據(jù)上述相位誤差值，判斷上述相位誤差是否處于預(yù)定的范圍內(nèi)的步驟，上述步驟(b)包含檢測上述多個數(shù)字值的過零點(diǎn)的步驟；在上述相位誤差范圍判斷步驟中，判定上述相位誤差處于上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，根據(jù)位于上述過零點(diǎn)前后的兩個數(shù)字值中接近零電平側(cè)的數(shù)字值，計(jì)算出上述相位誤差值的步驟；在上述相位誤差范圍判斷步驟中，判定上述相位誤差不在上述預(yù)定的范圍內(nèi)時，根據(jù)上述兩個數(shù)字值中遠(yuǎn)離零電平側(cè)的數(shù)字值，計(jì)算出上述相位誤差值的步驟。
10.一種時鐘信號生成裝置，生成與從記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號，其特征在于，包含A/D轉(zhuǎn)換裝置，響應(yīng)上述時鐘信號，對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，通過將上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值；第一相位誤差計(jì)算裝置，根據(jù)上述多個數(shù)字值的每一個，算出表示上述再生信號與上述時鐘信號的相位誤差的相位誤差的第一相位誤差值；第一變位分布檢測裝置，對上述第一相位誤差值的變位的分布進(jìn)行檢測；環(huán)路濾波裝置，根據(jù)上述第一相位誤差值和上述第一相位誤差值的變位的分布檢測結(jié)果，生成控制上述時鐘信號的頻率的控制信號；時鐘振蕩裝置，生成具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號；上述環(huán)路濾波裝置生成上述控制信號，以使上述第一相位誤差值的變位分布偏差減小。
11.如權(quán)利要求10所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，還包含根據(jù)上述控制信號的振幅，判斷上述再生信號和上述時鐘信號是否處于同步狀態(tài)的同步判斷裝置，上述同步判斷裝置在判定上述再生信號和上述時鐘信號不在同步狀態(tài)時，通過上述第一變位分布檢測裝置進(jìn)行的檢測有效，在判定上述再生信號和上述時鐘信號處于同步狀態(tài)時，通過上述第一變位分布檢測裝置進(jìn)行的檢測有效。
12.如權(quán)利要求11所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，包含在每個預(yù)定的區(qū)間對上述數(shù)字值作累加計(jì)算的累加裝置；對經(jīng)過上述累加裝置計(jì)算的累加值進(jìn)行平均化的平均化裝置；在上述累加裝置計(jì)算的累加值和上述平均處理裝置得到的平均值的差大于預(yù)定的閾值時進(jìn)行誤差檢測的誤差檢測裝置，上述同步判斷裝置在通過上述誤差檢測裝置檢測出誤差時，判斷為不在同步狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求10所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，在上述分布的偏差大時，上述環(huán)路濾波裝置只使用在上述相位誤差值中偏差變小的配極的值。
14.如權(quán)利要求10所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，上述變位分布檢測裝置通過對上述變位的符號進(jìn)行累加來檢測分布。
15.如權(quán)利要求14所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，上述變位分布檢測裝置只在上述變位的絕對值大于預(yù)定的值時，對上述變位的符號進(jìn)行累加。
16.如權(quán)利要求15所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，上述變位分布檢測裝置在上述變位的絕對值小于預(yù)定的值時，在對上述變位符號進(jìn)行累加后的累加值的絕對值變小的方向增加或減少上述累加值。
17.如權(quán)利要求10所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，包含提升上述數(shù)字值的高頻成分的高頻提升濾波裝置；根據(jù)上述高頻提升濾波裝置的輸出信號，算出表示上述再生信號和上述時鐘信號間的相位誤差的第二相位誤差值的第二相位誤差計(jì)算裝置；對上述第二相位誤差值的變位的分布進(jìn)行檢測的第二變位分布檢測裝置，上述環(huán)路濾波裝置生成上述控制信號，以使第二相位誤差值的變位分布的偏差變小。
18.如權(quán)利要求17所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，還包含對上述數(shù)字值二值化的電平進(jìn)行檢測，根據(jù)上述電平對上述數(shù)字值的補(bǔ)償成分進(jìn)行消除的補(bǔ)償消除裝置，上述第一相位誤差計(jì)算裝置根據(jù)通過上述補(bǔ)償消除裝置補(bǔ)償消除后的數(shù)字值，計(jì)算上述第一相位誤差值，上述高頻提升濾波裝置包含于上述補(bǔ)償消除裝置中。
19.如權(quán)利要求18所述的時鐘信號生成裝置，其特征在于，還包含根據(jù)上述控制信號的振幅，對上述再生信號和時鐘信號是否處于同步狀態(tài)進(jìn)行判斷的同步判斷裝置，在判定出上述再生信號與上述時鐘信號不在同步狀態(tài)時，上述同步判斷裝置控制上述補(bǔ)償消除裝置以使上述補(bǔ)償消除裝置的增益變高，在判定出上述再生信號與上述時鐘信號處于同步狀態(tài)時，上述同步判斷裝置控制上述補(bǔ)償消除裝置以使上述補(bǔ)償消除裝置的增益變低。
20.一種半導(dǎo)體集成電路，其使用于生成與從記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號的時鐘信號生成裝置中，其特征在于，上述時鐘信號生成裝置包含響應(yīng)上述時鐘信號對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，并通過將上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值的A/D轉(zhuǎn)換裝置、和生成上述時鐘信號的時鐘振蕩裝置，上述半導(dǎo)體集成電路包含根據(jù)上述多個數(shù)字值的每一個，算出表示上述再生信號和上述時鐘信號的相位誤差的第一相位誤差值的第一相位誤差計(jì)算裝置；對上述第一相位誤差值的變位分布進(jìn)行檢測的第一變位分布檢測裝置；根據(jù)上述第一相位誤差值和上述第一相位誤差值的變位分布的檢測結(jié)果，生成控制上述時鐘信號的頻率的控制信號的環(huán)路濾波裝置，上述環(huán)路濾波裝置生成控制信號，以使上述第一相位誤差值的變位分布的偏差變小，上述時鐘振蕩裝置生成具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號。
21.一種數(shù)據(jù)再生方法，生成與從記錄有信息的光盤再生的再生信號同步的時鐘信號，輸出與上述時鐘信號同步并數(shù)字化上述再生信號的再生數(shù)據(jù)，其特征在于，包括(a)響應(yīng)上述時鐘信號，對上述再生信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，通過將上述脈沖調(diào)制的再生信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，在時間序列上生成多個數(shù)字值的步驟；(b)根據(jù)上述多個數(shù)字值的每一個，算出表示上述再生信號與上述時鐘信號的相位誤差的第一相位誤差值的步驟；(c)檢測上述第一相位誤差值的變位分布的步驟；(d)根據(jù)上述第一相位誤差值和上述第一相位誤差值的變位分布檢測結(jié)果，生成控制上述時鐘信號的頻率的控制信號的步驟；(e)生成具有與上述控制信號匹配的頻率的信號作為上述時鐘信號，上述步驟(d)包含生成上述控制信號，以使上述第一相位誤差值的變位分布的偏差變小的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種時鐘信號生成裝置、半導(dǎo)體集成電路以及數(shù)據(jù)再生方法，通過擴(kuò)大了相位誤差檢測范圍的相位誤差檢測器、和根據(jù)PLL同步狀態(tài)的增益控制，實(shí)現(xiàn)PLL的捕捉時間的改善。通過在相位誤差增加時進(jìn)行相位誤差檢測點(diǎn)的修正，擴(kuò)大相位誤差檢測范圍。另外，根據(jù)將相位誤差值平滑化的值的標(biāo)準(zhǔn)偏差對PLL的鎖止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行判斷，通過在捕捉過渡狀態(tài)和常規(guī)狀態(tài)下轉(zhuǎn)換增益，能夠使PLL的捕捉時間縮短且穩(wěn)定。
文檔編號G11B7/005GK1977330SQ20058001661
公開日2007年6月6日 申請日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月23日
發(fā)明者中田浩平, 宮下晴旬 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社