CN101568967A - 相位比较器、pll电路、信息再生处理装置、光盘再生装置和磁盘再生装置 - Google Patents

相位比较器、pll电路、信息再生处理装置、光盘再生装置和磁盘再生装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种相位比较器，在提取同步于再生数据的时钟的同步时钟提取电路中使用。零交叉检出部(701)根据再生数据，输出上升交叉检出信号、下降交叉检出信号、作为连续的3个采样数据的3个相位误差候补。上升和下降基准值保持部(703、704)输出上升基准值和下降基准值。相位误差算出部(702)，在接收所述上升或下降交叉检出信号时，将包含零交叉采样数据的3个采样数据中的与所述上升或下降基准值的绝对差最小的采样数据作为相位误差输出。该相位误差作为计算下一个相位误差时的上升或下降基准值，被保持在所述上升或下降基准值保持部(703、704)中。因此，实现了较大的捕捉范围。

Description

相位比较器、PLL电路、信息再生处理装置、光盘再生装置和磁盘再生装置
技术领域
本发明涉及一种从光盘或磁盘等记录介质提取记录在该记录介质的数据、并与其同步地提取同步时钟的再生信号处理电路，具体涉及提取所述同步时钟时所使用的相位比较器。
背景技术
图3表示现有的一般信息再生处理装置中的再生信号处理电路的一例。
该图中，1是记录介质，2是光拾取器，3是模拟前端，4是A/D转换器，5是数字滤波器，6是最大似然解码器，7是相位比较器，8和11是环路滤波器，9是VCO，10是频率比较器，12是数字信号处理电路，13是同步时钟提取电路。
下面，对动作概要进行记述。在再生写入光盘等记录介质的数据时，首先是将激光照射到记录介质1上，用光拾取器2接收其反射光，将反射光的强弱转换成电信号，生成模拟再生信号。由该光拾取器2得到的模拟再生信号通过模拟前端3，被进行信号振幅的增益调整或DC偏移量的调整，然后，为了使波形均衡，又被执行频带提升和噪音除去处理。由模拟前端3进行了波形均衡化处理的模拟再生信号，被A/D转换器4量化，变为数字数据。由此开始的后段就是数字信号处理。被A/D转换器4量化的再生数据被数字滤波器5实施波形校正处理，并被最大似然解码器6解码，形成二值数据。
此外，同是被A/D转换器4量化的再生数据，还被输入由相位比较器7、相位比较器用环路滤波器8、VCO9、频率比较器10、频率比较器用环路滤波器11构成的同步时钟提取电路13。频率比较器10算出再生数据与VCO9输出的时钟之间的频率误差，环路滤波器11过滤上述频率比较器10输出的频率误差。VCO9根据由环路滤波器11平滑化后的频率误差值来改变频率。同样，相位比较器7算出再生数据与VCO9输出的时钟之间的相位误差，环路滤波器8过滤相位比较器7输出的相位误差。VCO9根据由环路滤波器8平滑化后的相位误差值来改变频率。通过上述反馈环的控制，使频率误差和相位误差变为零。
作为同步时钟提取电路13的动作，一般是按照先频率误差校正、后相位误差校正的顺序进行。VCO9输出的信号还被输入包含A/D转换器4的数字信号处理电路12，当频率控制和相位控制变为恒定状态时，VCO9的输出时钟就与再生数据同步。
接下来，图12表示作为课题对象的现有相位比较器的构成例。相位比较器7由零交叉检出部70、相位误差算出部71构成。该现有相位比较器的构成在例如专利文献1和专利文献2中有述。下面，对相位误差算出部71的动作概要进行说明。
对于被量化的再生数据PBD，该再生数据与零电平交叉的时间点被零交叉检出部70检测出来。这时，相位误差算出部71算出零交叉采样数据，并将其作为相位误差数据。图13表示在上述图12中说明的相位误差算出部71的动作情形。
专利文献1：特许3889027号
专利文献2：特开2002-358734号公报
但是，具有上述现有相位误差算出部71的相位误差比较器7存在以下缺点。上述图13，示出了以周期1.05T的时钟对3T+3T(T为信道周期)的再生波形进行采样时算出相位误差的情形。由于现有的相位误差算出部71中，是使用再生信号零交叉时的数据，来算出相位误差，所以相位比较器7的线性范围就如图14所示，为-π～+π，如果偏离线性范围，输出值的符号就会翻转。因此，存在以下课题：在频率偏差较大的情况下和相位控制环的延迟较大的情况下，时钟生成电路的捕捉特性(捕捉范围；capturerange)会大大恶化。
发明内容
本发明就是为了改善上述课题而提出的，目的在于扩大相位比较器可以在不发生符号翻转的情况下适当算出相位误差的线性范围(捕捉范围)。
为了达到上述目的，本发明采用了一种构成，在相位比较器中，将连续输入的多个数据中的连续3个数据作为相位差算出候补，从该3个候补中适当选择1个数据。
具体而言就是，本发明的相位比较器的特征是，有连续的多个采样数据被输入，在所述多个采样数据中，与零值交叉的零交叉采样数据和位于该零交叉采样数据前后的2个采样数据的这3个采样数据是相位误差候补，选择所述3个相位误差候补中的1个采样数据并作为相位误差输出。
本发明的在所述相位比较器中的特征是，在从所述3个相位误差候补中选择1个采样数据时，选择所述相位误差候补中的与规定的基准值最接近的采样数据。
本发明的在所述相位比较器中的特征是，具有基准值保持部，保持相位误差作为所述规定的基准值。
本发明的在所述相位比较器中的特征是，所述规定的基准值在所述3个相位误差候补包含与零值上升交叉的零交叉采样数据的情况下，使用上升用基准值；所述规定的基准值在所述3个相位误差候补包含与零值下降交叉的零交叉采样数据的情况下，使用下降用基准值。
本发明的在所述相位比较器中的特征是，所述基准值保持部在上升交叉的情况下，将上升的相位误差作为新的基准值保持；在下降交叉的情况下，将下降的相位误差作为新的基准值保持。
本发明的所述相位比较器的特征是，有连续的多个采样数据被输入，在所述多个采样数据中，与零值交叉的零交叉采样数据和位于该零交叉采样数据前后的2个采样数据的这3个采样数据是相位误差候补。执行切换，要么选择所述3个相位误差候补中的1个采样数据并作为相位误差输出，要么将所述零交叉采样数据作为相位误差输出。
本发明的在所述相位比较器中的特征是，所述切换根据同步判定进行。
本发明的在所述相位比较器中的特征是，所述同步判定是根据所述零交叉数据的值在规定范围内的比例是否处于规定允许范围内来判定是同步还是非同步。
本发明的在所述相位比较器中的特征是，所述同步判定是根据抖动是否处于规定范围内来判定是同步还是非同步。
本发明的PLL电路的特征是，使用上述的相位比较器。
本发明的信息再生处理电路的特征是，使用上述的PLL电路。
本发明的光盘再生装置的特征是，使用上述的信息再生处理电路。
本发明的磁盘再生装置的特征是，使用上述的信息再生处理电路。
根据以上内容，本发明是将包含零交叉采样数据和其前后的2个再生数据的3个再生数据作为相位差算出候补，从该候补中适当选择1个来作为相位误差。例如，在上升时，将包含以零交叉采样数据为中心的3个再生数据中最接近上次算出的上升时的相位误差的再生数据值作为相位误差；在下降时，将包含以零交叉采样数据为中心的3个再生数据中最接近上次算出的下降时的相位误差的再生数据值作为相位误差。这样，就可以扩大相位比较器的捕捉范围，如果将该相位比较器应用在例如提取记录在光盘等上的数据以及提取与该数据同步的同步时钟的再生信号处理电路上，就可以实现迅速的时钟同步。
如上所述，采用本发明的相位比较器，将包含零交叉采样数据和其前后的2个再生数据的3个再生数据作为相位差算出候补，从该候补中适当选择1个来作为相位误差。所以，可以提供能够扩大捕捉范围的相位比较器。
附图说明
图1表示本发明的第1实施方式的相位比较器的构成图。
图2表示本发明的第2实施方式的相位比较器的构成图。
图3是一例光盘再生信号处理电路的示意图。
图4是第1实施方式的相位比较器所具备的零交叉检出部的构成例的示意图。
图5是该相位比较器所具备的相位误差检出部的构成例的示意图。
图6是该相位比较器所具备的上升基准值保持部的构成例的示意图。
图7是用该相位比较器的相位误差检出部计算相位误差的情形的示意图。
图8是本发明的第1实施方式的相位比较器的捕捉范围的示意图。
图9是本发明的第2实施方式的相位比较器所具备的同步判定部的构成例的示意图。
图10是该相位比较器所具备的相位误差算出部的构成例的示意图。
图11是用该相位比较器的相位误差检出部在判定同步前后计算相位误差的示意图。
图12是现有相位比较器的构成例的示意图。
图13是用现有的相位比较器计算相位误差的情形的示意图。
图14是现有的相位比较器的捕捉范围的示意图。
图中：
1-记录介质，2-光拾取器，3-模拟前端，4-A/D转换器，5-数字滤波器，6-最大似然解码器，7-相位比较器，8、11-环路滤波器，9-VCO，10-频率比较器，12-数字信号处理电路，13-同步时钟提取电路，701-零交叉检出部，702-相位误差算出部，703-上升基准值保持部，704-下降基准值保持部，705-同步判定部，706-相位误差算出部，707、708-触发器，709、710-加法器，711、712-正负判定部，713、714-输入之一为非的AND电路，715-OR电路，716、717-选择器、718、719、720-减法器，721、722、723-绝对值转换部，724-最小值判定部，725～728、735-选择器，729-触发器，730-零交叉计数部，731-零交叉计数判定部，732-零交叉数据判定部，733-零交叉数据计数部，734-零交叉数据计数判定部。
具体实施方式
下面，根据附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
(第1实施方式)
下面，参照附图，对本发明的第1实施方式进行说明。
图1表示本发明的第1实施方式的相位比较器的结构。该图中，7是相位比较器，根据再生数据，算出相位误差并进行输出；701是零交叉检出部，检测再生数据从上升方向或从下降方向与零电平的交叉，同时，设零交叉采样数据和位于该零交叉采样数据前后的2个采样数据、共3个再生数据为相位误差候补；702是相位误差算出部，根据上述3个相位误差候补，在上升时算出最接近上升基准值的候补，将其作为相位误差，在下降时算出最接近下降基准值的候补，将其作为相位误差；703是上升基准值保持部，在上升时将相位误差更新作为新的上升基准值；704是下降基准值保持部，在下降时将相位误差更新作为新的下降基准值。
接下来，图4表示上述图1的零交叉检出部701的构成例。该图中，707和708是触发器(双稳态多谐振荡器)，709和710是加法器，711和712是对相加结果进行正负判定的正负判定部，713和714是输入之一为NOT的AND电路。
下面，利用图4，对零交叉检测动作进行说明。首先，零交叉检出部701被输入已被量化的再生数据PBD。触发器707、708连续保持再生数据PBD。其次，加法器709将触发器707保持的1个时钟前的再生数据与触发器708保持的2个时钟前的再生数据相加，加法器710将当前的再生数据与触发器707保持的1个时钟前的再生数据相加。然后，正负判定部711根据加法器709的相加结果进行正负判定，正负判定部712根据加法器710的相加结果进行正负判定，如果为正，就输出LOW，如果为负，就输出HI。AND电路713、714根据正负判定部711、712的结果来判断上升的零交叉、下降的零交叉。在正负判定部711为LOW、正负判定部712为HI的情况下，检出为下降零交叉，输出下降零交叉检出信号HI；在正负判定部711为HI、正负判定部712为LOW的情况下，检出为上升零交叉，输出上升零交叉检出信号HI。此外，作为相位误差候补，零交叉检出部701将再生数据作为相位误差候补1输出，将保持在触发器707中的值作为相位误差候补2输出，将保持在触发器708中的值作为相位误差候补3输出。
接下来，图5表示上述图1的相位误差算出部702的构成例。该图中，715是OR电路，716和717是选择器，718、719和720是减法器，721、722和723是绝对值转换部，724是最小值判定部，725和726是选择器。
下面，利用图5，对相位误差算出动作进行说明。首先，相位误差算出部702被输入上升交叉检出信号、下降交叉检出信号、相位误差候补1、相位误差候补2、相位误差候补3、上升基准值、下降基准值。由OR电路715做零交叉判定。选择器716、717在上升交叉检出信号为HI的情况下，选择上升基准值作为计算相位误差的基准值；在下降交叉检出信号为HI的情况下，选择下降基准值作为计算相位误差的基准值。减法器718、719、720分别进行相位误差候补3减去基准值、相位误差候补2减去基准值、相位误差候补1减去基准值的运算。绝对值转换部721、722、723将各相减结果转换成绝对值，最小值判定部724判定绝对值最小的相位误差候补。选择器725选择上述最小值判定部724判定的相位误差候补，仅在零交叉的情况下，选择器726将其作为相位误差数据输出。在零交叉以外的情况下，将“0”作为相位误差数据输出。
接下来，图6表示图1的上升基准值保持部703的构成例。该图中，727和728是选择器，729是触发器。
下面，利用图6，对上升基准值保持动作进行说明。首先，上升基准值保持部703被输入相位误差数据、上升交叉检出信号、来自外部复位信号。在复位信号为HI的情况下，用选择器728将“0”输入并保持在触发器729中；在复位信号为LOW的情况下，仅在上升交叉检出信号为HI时，用选择器728将相位误差数据保持在触发器729中。保持在触发器729中的值被作为上升基准值输出。
上述图1的下降基准值保持部704的构成与图6所示的上升基准值保持部703相同，图7的上升交叉检出信号被置换为下降交叉检出信号，上升基准值被置换为下降基准值。
利用图7，对本实施方式的相位比较器7的相位误差算出的情形进行说明。该图表示以周期为1.05T的时钟对3T+3T(T为信道周期)的再生波形进行采样时算出相位误差的情况。采样数据中特别包括有零交叉采样、相位误差采样、零交叉并相位误差采样。将零交叉采样及其前后的采样数据这共3个采样数据中、最接近基准值的采样数据是相位误差，该相位误差在计算下一个相位误差时作为基准值使用。但是，在上升时和下降时，基准值分别采用不同的基准值。
这样，将零交叉采样及其前后的采样数据、共3个采样数据作为相位误差候补，将前一次处理算出的相位误差作为基准值，从上述3个相位误差候补中选择1个相位误差，就可以像图8所示的那样，将相位比较器7的捕捉范围扩大为-3π～+3π。
(第2实施方式)
下面，对本发明的第2实施方式的相位比较器进行说明。
在图2的相位比较器7中，701是零交叉检出器，703是上升基准值保持部，704是下降基准值保持部，705是同步判定部，706是相位误差算出部。由于上述的零交叉检出器701、上升基准值保持部703、下降基准值保持部704与所述第1实施方式相同，所以其说明省略。
图9表示上述同步判定部705的内部构成。该图中，730是零交叉计数部，731是零交叉计数判定部，732是零交叉数据判定部，733是零交叉数据计数部，734是零交叉数据计数判定部。
上述的同步判定部705被输入上升交叉检出信号、下降交叉检出信号、相位误差候补2、来自外部的复位信号、计数阈值1、计数阈值2、阈值。零交叉计数部730做零交叉判定，当零交叉判定信号变为HI时，就计数零交叉判定信号为HI的次数，作为零交叉计数信号输出。零交叉计数判定部731判定零交叉计数信号是否等于计数阈值1，在相等的情况下，将同步判定开始信号置为HI。零交叉数据判定部732对作为零交叉数据的相位误差候补2做是否在阈值以下的判定，如果在阈值以下，就将零交叉数据判定信号置为HI。零交叉数据计数部733对零交叉判定信号为HI且零交叉数据判定信号也为HI的次数进行计数，将该计数数值作为零交叉数据计数信号输出。零交叉数据计数判定部734，在同步判定开始信号为HI的时间点，在零交叉数据计数信号为计数阈值2以上的情况下，将同步判定信号置为HI。
通过以上构成，如果零交叉数据的值在规定范围内的比例(也就是偏差)是在允许范围内，那么上述同步判定部705就判定为同步。另外，除以上构成之外，同步判定的构成还有很多种，例如有利用抖动(jitter)的方法等。
接下来，图10表示相位误差算出部706的内部构成。该相位误差算出部706与上述的图5所示的相位误差702类似，不同点是：被输入了同步判定信号，以及追加了选择器735这两点。选择器735在同步判定信号为HI的情况下，选择相位误差候补2作为相位误差。
接下来，利用图11，对本实施方式的相位比较器的相位误差算出动作进行说明。该图表示以周期为1.05T的时钟对3T+3T(T为信道周期)的再生波形进行采样时计算相位误差的情形。采样数据中特别包括零交叉采样、相位误差采样、零交叉并相位误差采样。在零交叉采样及其前后的采样数据、共3个采样数据中，将最接近基准值的采样数据作为相位误差，该相位误差在计算下一个相位误差时作为基准值使用。同步后，将零交叉采样作为相位误差。
这样，将零交叉采样及其前后的采样数据、共3个采样数据，作为相位误差候补，将前一个处理使用的相位误差作为基准值，从上述3个相位误差候补中选择1个相位误差，并在同步判定后，将零交叉采样数据作为相位误差，就可以在抑制反馈控制发散的同时，将相位比较器7的捕捉范围扩大为-3π～+3π。
产业上的利用可能性
如上所述，本发明的相位比较器可以扩大能在不发生相位翻转的情况下有效算出相位误差的捕捉范围，所以，如果将该相位比较器应用在例如提取记录在光盘等上的数据以及提取与该数据同步的同步时钟的再生信号处理电路上，就可以实现迅速的时钟同步。

Claims (13)

1.一种相位比较器，其特征在于，
有连续的多个采样数据被输入，
在所述多个采样数据中，将与零值交叉的零交叉采样数据和位于该零交叉采样数据前后的2个采样数据的这3个采样数据，作为相位误差候补，
选择所述3个相位误差候补中的1个采样数据并作为相位误差输出。
2.根据权利要求1所述的相位比较器，其特征在于，
在选择所述3个相位误差候补中的1个采样数据时，选择所述3个相位误差候补中与规定的基准值最接近的采样数据。
3.根据权利要求2所述的相位比较器，其特征在于，
具有基准值保持部，保持相位误差作为所述规定的基准值。
4.根据权利要求2所述的相位比较器，其特征在于，
所述规定的基准值，在所述3个相位误差候补包含与零值上升交叉的零交叉采样数据的情况下，使用上升用基准值，
所述规定的基准值，在所述3个相位误差候补包含与零值下降交叉的零交叉采样数据的情况下，使用下降用基准值。
5.根据权利要求3所述的相位比较器，其特征在于，
所述基准值保持部，在上升交叉的情况下，将上升的相位误差作为新的基准值保持；在下降交叉的情况下，将下降的相位误差作为新的基准值保持。
6.一种相位比较器，其特征在于，
有连续的多个采样数据被输入，
在所述多个采样数据中，将与零值交叉的零交叉采样数据和位于该零交叉采样数据前后的2个采样数据的这3个采样数据，作为相位误差候补，
执行切换，从而选择所述3个相位误差候补中的1个采样数据作为相位误差输出，或者将所述零交叉采样数据作为相位误差输出。
7.根据权利要求6所述的相位比较器，其特征在于，
所述切换根据同步判定进行。
8.根据权利要求7所述的相位比较器，其特征在于，
所述同步判定，根据所述零交叉数据的值在规定范围内的比例是否处于规定允许范围内，来判定是同步还是非同步。
9.根据权利要求7所述的相位比较器，其特征在于，
所述同步判定是根据抖动是否处于规定范围内，来判定是同步还是非同步。
10.一种PLL电路，其特征在于，
使用所述权利要求1～9中任意一项所述的相位比较器。
11.一种信息再生处理电路，其特征在于，
使用权利要求10所述的PLL电路。
12.一种光盘再生装置，其特征在于，
使用权利要求11所述的信息再生处理电路。
13.一种磁盘再生装置，其特征在于，
使用权利要求11所述的信息再生处理电路。
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