DE19824056A1 - Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen - Google Patents
Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder InformationenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen mit einem Photodetektor und digitaler Fehlersignal- und Bewertungssignalverarbeitung. DOLLAR A Es ist Aufgabe der Erfindung ein Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen zu schaffen, daß trotz digitaler Bewertungssignalverarbeitung und großer Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Abtastgeschwindigkeiten einen geringen Aufwand erfordert. DOLLAR A Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, daß eine digitale Bewertungssignalerzeugung mit einem aus der Audiotechnik bekannten Analog-Digital-Wandler ermöglicht wird, obwohl die Datenrate des Daten- bzw. Hochfrequenzsignals einen Analog-Digital-Wandler für den Hochfrequenz- beziehungsweise für den Videosignalbereich erfordert. Ein Analog-Digital-Wandler für den Audiofrequenzbereich kann zum Erzeugen eines digitalen Bewertungssignals verwendet werden, indem dem Analog-Digital-Wandler das Hochfrequenzsignal nicht direkt, sondern mindestens eine Hüllkurve des Hochfrequenzsignals zugeführt wird. Es wird auch ein Hüllkurvendetektor vorgeschlagen, der in vorteilhafter Weise sowohl zum Breitstellen einer oberen als auch einer unteren Hüllkurve geeignet ist. DOLLAR A Die Erfindung ist vorzugsweise in Geräten zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen mit einem Photodetektor und digitaler Fehlersignal- und Bewertungssignalverarbeitung anwendbar, mit denen Daten oder Informationen aus den Datenspuren eines ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Wiedergabe oder
Aufzeichnung von Daten oder Informationen mit einem
Photodetektor und digitaler Fehlersignal- und
Bewertungssignalverarbeitung, das Daten oder Informationen mit
einer optischen Abtastvorrichtung aus den Datenspuren eines
Aufzeichnungsträgers liest oder in Spuren eines
Aufzeichnungsträgers aufzeichnet, indem ein Lichtstrahl auf den
Aufzeichnungsträger mit einem Fokusregelkreis fokussiert, mit
einem Spurregelkreis entlang der Datenspuren geführt und der
vom Aufzeichnungsträger reflektierte Lichtstrahl auf einen
Photodetektor reflektiert wird.
In Geräten zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder
Informationen, in denen mit einer optischen Abtastvorrichtung
Daten oder Informationen aus den Datenspuren eines
Aufzeichnungsträgers gelesen oder in Spuren eines
Aufzeichnungsträgers aufzeichnet werden, wird ein Licht
beziehungsweise Laserstrahl mit einem Fokusregelkreis auf den
Aufzeichnungsträger fokussiert und mit einem Spurregelkreis auf
den Datenspuren des Aufzeichnungsträgers geführt. Die optische
Abtastvorrichtung derartiger Geräte wie z. B. eines CD-Spielers,
DVD-Spielers, eines magneto-optischen Gerätes zur Wiedergabe
oder Aufzeichnung von Daten oder Informationen, eines
Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräts für DRAW-Discs oder eines
Videoplattenspielers weist eine Laserdiode, eine oder mehrere
Linsen, einen Prismenstrahlteiler, gegebenenfalls ein
Beugungsgitter und einen Photodetektor auf. Aufbau und Funktion
einer optischen Abtastvorrichtung, eines sogenannten optical
pickup's, sind in electronic components & applications, Vol. 6,
No. 4, 1984 auf Seiten 209-215 beschrieben.
Der von einer Laserdiode ausgesendete Lichtstrahl wird mittels
Linsen auf den Aufzeichnungsträger fokussiert und von dort auf
einen Photodetektor reflektiert. Aus den Ausgangssignalen des
Photodetektors werden die auf dem Aufzeichnungsträger
gespeicherten Daten oder Informationen und die Istwerte
beziehungsweise Fehlersignale für den Fokus- und für den
Spurregelkreis gewonnen. Es ist bereits allgemein bekannt zur
Spur- und Fokusregelung digitale Servoprozessoren zu verwenden.
Da die Fehlersignale für den Fokus- und Spurregelkreis im
Vergleich zum Datensignal relativ niederfrequent sind, können
zur Analog-Digital-Wandlung der Fehlersignale aus der
Audiotechnik bekannte Analog-Digital-Wandler verwendet werden.
Das digitale Datensignal wird mit einem Impulsformer erzeugt,
der die Nulldurchgänge des analogen Hochfrequenzsignals
detektiert, das vom Photodetektor bereitgestellt wird.
Darüber hinaus werden aus dem vom Photodetektor
bereitgestellten Hochfrequenzsignal sogenannte
Bewertungssignale, wie beispielsweise das Spiegel- und
Defektsignal abgeleitet, die trotz digitaler Servoprozessoren
häufig mit ausschließlich analogen Schaltungsmitteln erzeugt
werden, da das Digitalisieren des Daten- bzw.
Hochfrequenzsignals einen schnellen Analog-Digital-Wandler
erfordert, wie er für Videoanwendungen benutzt wird. Die aus
der digitalen Audiotechnik bekannten Wandlertypen sind bereits
aufgrund der Bandbreite des mit dem Photodetektor von einer CD
detektierten Hochfrequenzsignals nicht einsetzbar. Dies ist
kostenintensiv und erfordert in Geräten mit mehrfacher
Abtastgeschwindigkeit einen hohen Aufwand, da die volle
Bandbreite des Hochfrequenzsignals digitalisiert werden muß.
Andererseits haben die aus dem Verlauf des Datensignals bzw.
des Hochfrequenzsignals abgeleiteten Informationen eine relativ
große Bedeutung für das Erkennen der Ursache einer Abnormalität
im Hochfrequenzsignal, die beispielsweise ein Spurwechsel oder
ein Defekt sein kann und sind deshalb für eine zuverlässige
Funktion eines Wiedergabe- oder Aufzeichnungsgerätes
unverzichtbar. Das Spiegelsignal wird beispielsweise benötigt
um unterscheiden zu können ob sich der Abtaststrahl auf oder
zwischen den Datenspuren befindet, da das Spurfehlersignal in
beiden Fällen gleich Null ist.
Den Vorteilen einer digitalen Bewertungssignalverarbeitung
steht somit der hohe Kostenaufwand für einen Analog-Digital-
Wandler für den Hochfrequenzbereich beziehungsweise für
Videoanwendungen gegenüber.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Gerät zur Wiedergabe oder
Aufzeichnung von Daten oder Informationen zu schaffen, daß
trotz digitaler Bewertungssignalverarbeitung und großer
Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Abtastgeschwindigkeiten
einen geringen Aufwand erfordert.
Diese Aufgabe wird mit den in unabhängigen Ansprüchen
angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und
Weiterbildungen sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es ist ein erster Aspekt der Erfindung eine digitale
Bewertungssignalerzeugung mit einem aus der Audiotechnik
bekannten Analog-Digital-Wandler zu ermöglichen, obwohl die
Datenrate des Daten- bzw. Hochfrequenzsignals einen Analog-
Digital-Wandler für den Hochfrequenzbereich beziehungsweise für
den Videosignalbereich erfordert.
Analog-Digital-Wandler für den Audiofrequenzbereich erfordern
einen vergleichsweise geringeren Aufwand. Die aus der digitalen
Audiotechnik bekannten Wandlertypen sind jedoch aufgrund der
Bandbreite des mit dem Photodetektor bereits bei einfacher
Abtastgeschwindigkeit von einer CD detektierten
Hochfrequenzsignals nicht einsetzbar. Ein Analog-Digital-
Wandler für den Audiofrequenzbereich kann dennoch zum Erzeugen
eines digitalen Bewertungssignals verwendet werden, indem dem
Analog-Digital-Wandler das Hochfrequenzsignal nicht direkt,
sondern mindestens eine Hüllkurve des Hochfrequenzsignals
zugeführt wird. Da das Hüllkurvensignal eine wesentlich
geringere Bandbreite als das Hochfrequenzsignal aufweist,
können ein aus der Audiotechnik bekannter Analog-Digital-
Wandler zur digitalen Bewertungssignalerzeugung verwendet und
dennoch die Vorteile der digitalen Bewertungssignalverarbeitung
genutzt werden. Es handelt sich folglich um eine vorteilhafte
Hybridlösung, die aus einem analogen Vorverstärker, einem
Analog-Digital-Wandler für den Audiofrequenzbereich und einem
digitalen Prozessor besteht.
Es ist ein weiterer Aspekt der Erfindung, im Zusammenhang mit
dem digitalen Signalprozessor eines Gerätes zur Wiedergabe oder
Aufzeichnung von Daten oder Informationen mit einem
Photodetektor und digitaler Fehlersignal- und
Bewertungssignalverarbeitung, nur einen Analog-Digital-Wandler
zu verwenden. Hierzu werden einem Analog-Digital-Wandler für
den Videosignalbereich über einen Multiplexer sowohl
Fehlersignale als auch mindestens ein Hüllkurvensignal des vom
Aufzeichnungsträger detektierten Hochfrequenzsignals zugeführt.
Der analoge Hüllkurvendetektor weist dabei vorzugsweise eine an
die niedrigste Hochfrequenz des mit dem Photodetektor
detektierten Datensignals angepaßte Zeitkonstante auf. Die
Frequenz des mit dem Photodetektor detektierten Daten- bzw.
Hochfrequenzsignals ist dabei in der Regel höher als die des
Informationssignals, da das mit dem Photodetektor detektierte
Datensignal zusätzliche Angaben über Ort, Länge oder Inhalt der
Informationssignals enthält, die in weiteren
Signalverarbeitungsstufen abgetrennt werden. Trotz der analogen
Vorverarbeitung des Datensignals zu einem Hüllkurvensignal
werden die veränderlichen Parameter eines oder mehrerer
Bewertungssignale, wie beispielsweise des Spiegel- oder
Defektsignals, im digitalen Bereich und in der Regel
automatisiert eingestellt. Dadurch wird eine große Flexibilität
hinsichtlich der Anwendbarkeit des Gerätes für unterschiedliche
Aufzeichnungsträger und Abtastgeschwindigkeiten erreicht.
Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, daß trotz digitaler
Signalverarbeitung aller Servosignale einschließlich Spiegel-
und Defektsignal ausschließlich Analogsignale geringer Frequenz
verwendet werden, so daß ein schmalbandiger Analog-Digital-
Wandler bzw. ein Analog-Digital-Wandler für den
Videofrequenzbereich verwendet werden kann, dem über einen
Multiplexer alle Signale zugeführt werden, die zur digitalen
Fehler- und Bewertungssignalerzeugung erforderlich sind.
Eine digitale Bewertung bzw. Signalverarbeitung des
hochfrequenten Datensignals, um beispielsweise zwischen
Defekten und Spurwechsel unterscheiden zu können, die
Verstärkung in Servoregelkreisen einzustellen, falsche
Datensignale zu markieren oder korrekt die Anzahl überquerter
Spuren zu zählen, wird dadurch ermöglicht, daß mindestens ein
vom hochfrequenten Datensignal abgeleitetes Hüllkurvensignal
bereits vor der Digitalisierung gebildet wird. Die Bewertung
des Hüllkurvensignals ist jedoch im digitalen Bereich
vorgesehen, um eine hohe Genauigkeit und Flexibilität zu
gewährleisten. Obwohl die hier als Eingangsfrequenz bezeichnete
Datenrate eines Wiedergabe- oder Aufzeichnungsgerätes für
unterschiedliche optische Aufzeichnungsträger, die mit dem
Photodetektor des Gerätes detektiert wird, eine große
Bandbreite aufweist, wird die Steuerung und Signalverarbeitung
mit schmalbandigen Signalen durchgeführt. Das mit dem
Photodetektor vom Aufzeichnungsträger detektierte Daten- bzw.
Hochfrequenzsignal wird nur hinsichtlich seiner Hüllkurve zum
Bilden von Bewertungssignalen digitalisiert. Das
Hüllkurvensignal wird aus dem Daten- bzw. Hochfrequenzsignal
mit einer Analogschaltung gebildet, die beispielsweise aus
einem Gleichrichter und einem Kondensator besteht, der
definiert geladen bzw. entladen wird. Grundsätzlich ist das
vorgeschlagene Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von
Daten, das trotz digitaler Bewertungssignalverarbeitung einen
geringen Aufwand erfordert, von der Art der Erzeugung des
Hüllkurvensignals unabhängig.
Es werden dennoch zwei Schaltungsanordnungen angegeben, die in
vorteilhafter Weise zur Hüllkurvensignalerzeugung verwendet
werden können.
Es wird eine erste Schaltungsanordnung vorgeschlagen, mit der
sowohl eine obere als auch eine untere Hüllkurve eines
Hochfrequenzsignals detektiert werden kann. Sie wird
insbesondere dann vorgesehen, wenn das obere und untere
Hüllkurvensignal nicht gleichzeitig sondern nacheinander einer
Weiterverarbeitung unterzogen werden kann. Das Prinzip der
ersten Schaltungsanordnung zur Hüllkurvensignalerzeugung
besteht darin, daß mit dem detektierten Hochfrequenzsignal über
eine Lade- beziehungsweise Entladeschaltung eine
Integratorstufe angesteuert wird, die vorzugsweise von zwei
Transistoren, einem Kondensator und einer Stromquelle
gebildete wird, deren Steuertransistor mit einer
Basisstromkompensationsschaltung verbunden ist. Das mit der
Integratorstufe gebildete Hüllkurvensignal wird mit einem
Emitterfolger ausgekoppelt und gleichzeitig als
Vergleichssignal in der Lade- beziehungsweise Entladeschaltung
verwendet. Zum Bilden der oberen beziehungsweise unteren
Hüllkurve werden der Eingang und der Ausgang der
Integratorstufe wahlweise mit einer Lade- beziehungsweise
Entladeschaltung für die obere oder untere Hüllkurve verbunden.
Dadurch ist in vorteilhafter Weise zum Bilden der oberen und
unteren Hüllkurve nur eine Integratorstufe erforderlich, die
mehrfach verwendet wird.
Zum gleichzeitigen Bereitstellen des oberen und unteren
Hüllkurvensignals wird eine zweite Schaltungsanordnung
vorgeschlagen, die sich von der ersten Schaltungsanordnung nur
dadurch unterscheidet, daß eine zweite Integratorstufe
vorgesehen ist, so daß sowohl das obere als auch das untere
Hüllkurvensignal ständig gleichzeitig zur Verfügung stehen.
Trotz unterschiedlicher Eingangsfrequenzen, bedingt durch die
Art des Aufzeichnungsträgers und seiner Abspielgeschwindigkeit,
kann eine einheitliche Zeitkonstante im Zusammenhang mit der
Bildung des Hüllkurvensignals verwendet werden. Abweichungen
von einer idealen, exakt an die Eingangsfrequenz angepaßten
Hüllkurve können bei deren Bewertung im digitalen Bereich
berücksichtigt werden. Da es sich lediglich um das Auswählen
einer Zeitkonstanten für den Hüllkurvendetektor handelt und das
Signal im analogen Bereich nicht bewertet werden muß, ist es
ebenfalls mit geringem Aufwand möglich einen Hüllkurvendetektor
vorzusehen, dessen unterschiedliche Zeitkonstanten
beispielsweise über einen IIC-Bus vom digitalen Prozessor
eingestellt werden.
Auf die digitale Signalverarbeitung der Fehler- und
Bewertungssignale in einem am Analog-Digital-Wandler
angeschlossenen Prozessor wird an dieser Stelle nicht näher
eingegangen, da hierzu bereits Lösungen bekannt sind und die
Erfindung von der nachfolgenden Art der digitalen
Signalverarbeitung unabhängig ist. Einem Prozessor stehen nach
der Analog-Digital- Wandlung der Fehler- und Hüllkurvensignale
alle zur digitalen Fehlersignal- und
Bewertungssignalverarbeitung erforderlichen Signale zur
Verfügung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Blockschaltbild der Eingangsschaltung eines
DVD-Spielers,
Fig. 2 Blockschaltbild einer Eingangsschaltung mit einem
Hüllkurvenselektionsmittel,
Fig. 3 Prinzipskizze eines Datensignals HF mit Hüllkurve EV,
Fig. 4 Blockschaltbild einer Eingangsschaltung mit einem
Hüllkurvenerzeugungsmittel,
Fig. 5 Prinzipskizze zur von einem Photodetektor
bereitgestellter Signale,
Fig. 6 Prinzipskizze des Verlaufs eines ungestörten
Datensignals HF,
Fig. 7 Prinzipskizze des Verlaufs eines ungestörten
Datensignals HF beim Spurspringen,
Fig. 8 Prinzipskizze des Verlaufs eines durch Verunreinigungen
oder Erschütterungen gestörten Datensignals HF,
Fig. 9 Prinzipskizze des Verlaufs eines durch Verunreinigungen
oder Erschütterungen gestörten Datensignals HF,
Fig. 10 Prinzipskizze einer bekannten Schaltungsanordnung zur
analogen Bewertungssignalbereitstellung,
Fig. 11 Schaltungsanordnung für einen Hüllkurvendetektor,
Fig. 12 Funktionsschaltbild für den Hüllkurvendetektor.
Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild der Eingangsschaltung
eines DVD-Spielers enthält einen Photodetektor PD, eine analoge
Vorverstärkereinheit PRE, einen Daten-Dekoder DD und einen
Servoprozessor SP. Die Abkürzung DVD steht dabei für Digital
Versatile Disc und DVD-Spieler sind in der Regel zum Abspielen
oder auch zur Aufzeichnung von Daten oder Informationen mit
unterschiedliche Abtastgeschwindigkeit vorgesehen.
Die analoge Vorverstärkereinheit PRE enthält Vorverstärker AMP,
eine Datensignalerzeugungsstufe DSG, eine
Servosignalerzeugungsstufe SSG, einen Hüllkurvendetektor ED und
ein Businterface BI und im Servoprozessor SP sind ein
Multiplexer MPL ein Analog-Digital-Wandler ADC, eine
Zeitsteuereinheit TC sowie ein Prozessor PRZ vorgesehen, der
ein Spiegelsignal MI und ein Defektsignal DE erzeugt. Darüber
hinaus ist der Prozessor PRZ über einen seriellen Bus mit dem
Businterface BI der analogen Vorverstärkereinheit PRE
verbunden.
Der Photodetektor PD ist beispielsweise in bekannter Weise Fig.
5 entsprechend aufgebaut. Er besteht aus vier Photodioden A, B,
C und D, die zu einem Quadrat zusammengefügt sind. Der
Lichtstrahl, der von einem Aufzeichnungsträger reflektiert und
auf die vier Photodioden A, B, C und D fokussiert wird, erzeugt
im Photodetektor ein analoges Datensignal HF = A + B + C + D
und aus der Differenz gegenüberliegender Photodiodenpaare wird
in bekannter Weise ein Fokusfehlersignal FE erzeugt. Zusätzlich
zu den Photodioden A, B, C und D sind Photodioden E, F
vorgesehen, mit denen durch Differenzbildung ihrer Signale in
bekannter Weise ein Spurfehlersignal TE erzeugt wird. Das
Spurfehlersignal TE und das Fokusfehlersignal FE bilden zwei
der sogenannten Servosignale. Weitere Servosignale, die Fig. 1
entsprechend in einer Servosignalerzeugungsstufe SSG erzeugt
werden, sind ein die Abtastgeschwindigkeit des
Aufzeichnungsträgers bestimmendes Plattentellermotorsignal und
bei einem aus Grob- und Feinantrieb bestehenden
Spurführungssystem, das Steuersignal für den Grobantrieb. Der
Grobantrieb ist beispielsweise als Spindel ausgeführt, mittels
der die gesamte optische Abtastvorrichtung, die beispielsweise
aus der Laserdiode, Linsen, einem Prismenstrahlteiler, einem
Beugungsgitter und dem Photodetektor besteht, radial
verschiebbar ist. Mit dem Feinantrieb ist der Lichtstrahl in
radialer Richtung z. B. um einen vorgebbaren kleinen Winkel
kippbar, so daß der Lichtstrahl allein durch diese Kippbewegung
ein kleines Stück entlang einem Radius des Aufzeichnungsträgers
verfahren werden kann. Grundsätzlich können jedoch auch andere
Photodetektoren, die ein analoges Datensignal HF und
entsprechende Fehlersignale bereitstellen, im Zusammenhang mit
der Erfindung verwendet werden.
Für die Funktion eines Gerätes zur Wiedergabe oder Aufzeichnung
von Daten mit optischen Aufzeichnungsträgern sind das
Spurfehlersignal TE und Fokusfehlersignal jedoch nicht
ausreichend, da beispielsweise das Spurfehlersignal TE sowohl
bei einer Abtastung auf der Datenspur als auch zwischen den
Datenspuren den Wert Null aufweist. Deshalb ist ein
Bewertungssignal erforderlich, das es dem Gerät ermöglicht,
zwischen einer Abtastung auf und zwischen den Datenspuren des
Aufzeichnungsträgers zu unterscheiden. Hierzu wird das mit dem
Photodetektor PD erzeugte Datensignal HF verwendet, das bei
einer Abtastung auf der Spur ein Maximum und zwischen den
Datenspuren ein Minimum aufweist. Die Amplitude des
Hochfrequenzsignals ist maximal, wenn der Lichtstrahl auf eine
Datenspur strahlt, dagegen minimal, wenn sich der Lichtstrahl
zwischen Datenspuren, also auf der sogenannten Spiegelfläche
befindet. Dieses Bewertungssignal wird deshalb auch als
Spiegelsignal MI bezeichnet und Fig. 1 entsprechend vom
Prozessor PRZ bereitgestellt.
Anhand der Fig. 6 bis 9 werden die häufig verwendeten
Bewertungssignale - Spiegelsignal MI und Defektsignal DE näher
erläutert. In Fig. 6 ist der Verlauf des Datensignals HF unter
idealen Bedingungen dargestellt. Die obere und die untere
Hüllkurve sind Geraden, wenn das Datensignals HF nicht von
Schmutz und Kratzern oder von Spurwechsel des
Aufzeichnungsträgers beeinflußt wird. Fig. 7 zeigt den idealen
Verlauf des Datensignals HF beziehungsweise der Hüllkurve des
Datensignals HF beim Spurspringen. Die untere Hüllkurve ist
wiederum eine Gerade, dagegen zeigt die obere Hüllkurve einen
sinusförmigen Verlauf. Die Anzahl der detektierten Maxima
entspricht der Anzahl der überquerten Spuren. In Fig. 8 bildet
zwar die obere Hüllkurve eine Gerade, jedoch die untere
Hüllkurve weist unregelmäßige Bäuche auf, die von
Verunreinigungen oder Kratzern auf der CD-Platte herrühren oder
durch Erschütterungen verursacht sind.
Schließlich zeigt Fig. 9 einen Verlauf des Datensignals HF,
wenn ein Wiedergabegerät während Spurwechsel Erschütterungen
ausgesetzt ist oder der Aufzeichnungsträger durch Kratzer,
Staub, Fingerabdrücke oder anderen Schmutz beschädigt ist. Der
sinusförmige Verlauf der oberen Hüllkurve kann sogar durch die
untere Hüllkurve, die ähnlich wie in Fig. 8 verläuft,
unterbrochen sein.
In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel einer in der
Analogtechnik verwendeten Schaltungsanordnung angegeben, mit
der aus dem Verlauf der Hüllkurven entsprechende
Bewertungssignale bereitgestellt werden.
Der von einem Aufzeichnungsträger reflektierte Lichtstrahl wird
auf den Photodetektor PD fokussiert, der aus vier
quadratförmigen Photodioden A, B, C und D aufgebaut ist. Das
vom Photodetektor PD erzeugte Datensignal HF, das gleich der
Summe der Photospannungen der Photodioden A, B, C und D, ist,
wird zum Dekodieren an eine nicht dargestellte Schaltung
weitergeleitet. Zusätzlich ist das Datensignal HF an die
Kathode einer Diode D1 angelegt, die mit der Anode einer Diode
D2 verbunden ist. Die Anode der Diode D1 ist mit einem Anschluß
eines Kondensators CA, dessen anderer Anschluß auf
Bezugspotential liegt, und mit einem Pol einer Stromquelle SQ1,
an deren anderem Pol eine Spannung U1 liegt, sowie mit dem
einen Eingang eines Vergleichers V1 verbunden, dessen anderer
Eingang mit dem Abgriff eines Potentiometers P1 verbunden ist.
An einem Anschluß des Potentiometers P1 ist eine Spannung U2
angelegt, während der andere Anschluß des Potentiometers P1 auf
Bezugspotential liegt. Die Kathode der Diode D2 ist mit einem
Anschluß eines Kondensators CB, dessen anderer Anschluß auf
Bezugspotential liegt, mit einem Pol einer Stromquelle SQ2,
deren anderer Pol ebenfalls auf Bezugspotential liegt, und mit
einem Eingang eines Vergleichers V2 verbunden, dessen anderer
Eingang mit einem Abgriff eines Potentiometers P2 verbunden
ist. An einem Anschluß des Potentiometers P2 ist eine Spannung
U3 angelegt und der andere Anschluß liegt auf Bezugspotential.
Mit demjenigen Teil der in Fig. 10 dargestellten
Schaltungsanordnung, der aus den Bauelementen D1, CA, SQ1, V1
und P1 besteht, wird die untere Hüllkurve u mit einem in Fig.
9 gestrichelt eingezeichneten unteren Schwellwert SU verglichen
und mit dem anderen Teil der Schaltungsanordnung in Fig. 10,
der von den Bauelementen D2, CB, SQ2, V2 und P2 gebildet wird,
wird die obere Hüllkurve o mit dem in Fig. 9 ebenfalls
gestrichelt gezeichneten oberen Schwellwert SO verglichen. Vom
Vergleicher V2 wird an seinem Ausgang ein Signal A2 abgegeben,
wenn die obere Hüllkurve o des Datensignals HF unter den oberen
Schwellwert SO sinkt. Das Signal am Ausgang A zeigt an, daß der
Lichtstrahl Spuren überquert. Dagegen gibt der Vergleicher V1
an seinem Ausgang Al ein Signal ab, wenn die untere Hüllkurve
des Datensignals HF den unteren Schwellwert SU überschreitet.
Das Signal am Ausgang Al zeigt an, daß eine Störung vorliegt,
die durch Schmutz, Fingerabdrücke, Kratzer, etc. auf dem
Aufzeichnungsträger oder durch Erschütterungen des
Wiedergabegerätes verursacht sind. Durch Einstellen der
Potentiometer P1 und P2 werden der untere beziehungsweise der
obere Schwellwert SU bzw. SO festgelegt. Dadurch, daß am
Datensignal HF sofort erkannt werden kann, ob der Lichtstrahl
Spuren überspringt, ob Störungen verursacht durch
Erschütterungen oder durch Schmutz auf dem Aufzeichnungsträger
oder ob beide Erscheinungen vorliegen, können beispielsweise
der Fokus- und der Spurregelkreis beeinflußt werden, um unter
diesen Bedingungen schneller oder genauer zu regeln. Die in
Fig. 10 dargestellte Schaltungsanordnung hat jedoch den
Nachteil, daß sie in Analogtechnik realisiert ist und dadurch
auch die bekannten Nachteile dieser Technik aufweist. Es sind
beispielsweise das aufwendige Einstellen der Schwellwerte und
deren Drift sowie das Anpassen der Parameter an
unterschiedliche Eigenschaften von Aufzeichnungsträgern und
unterschiedliche Abtastgeschwindigkeiten als Nachteile der -
Analogtechnik in einer ansonsten bei Einsatz eines digitalen
Servosignalprozessor rein digitalen Umgebung anzusehen.
Analogschaltungen sind in Bezug auf unterschiedliche
Aufzeichnungs- und Wiedergabesysteme, wie DVD, CD, CD-ROM,
beschreibbare CD, DVD und unterschiedliche Geschwindigkeiten
und den damit verbundenen Zeitkonstanten sehr inflexibel.
Andererseits erfordert das Digitalisieren des Datensignals HF
einen hohen Aufwand, da aufgrund der großen Bandbreite und
hohen Frequenz des Datensignals HF ein Analog-Digital-Wandler
vorzusehen ist, wie er beispielsweise für Videoanwendungen
verwendet wird. Da die Fehlersignale im Vergleich zum
Datensignal HF relativ schmalbandig und niederfrequent sind,
ist zum Ansteuern eines digitalen Servosignalprozessors im
Prinzip ein Analog-Digital-Wandler ausreichend, wie er für
Audioanwendungen verwendet wird.
Der sich daraus ergebende Widerspruch wird dadurch gelöst, daß
das Erzeugen einer oder beider Hüllkurven des Datensignal HF im
analogen Bereich, jedoch die Bewertung der Hüllkurven im
digitalen Bereich vorgesehen sind. Der Anteil analoger
Schaltungselemente wird verringert und es werden eine hohe
Flexibilität zur Anpassung an unterschiedliche Bedingungen und
eine erhebliche Kosteneinsparung erreicht, indem trotz
digitaler Bewertungssignalverarbeitung nur ein schmalbandiger
Analog-Digital-Wandler für ein oder mehrere Bewertungssignale
vorzusehen ist. Es eröffnet sich dadurch in vorteilhafter Weise
die Möglichkeit, in einem Gerät zur Wiedergabe oder
Aufzeichnung von Daten einen Servoprozessor SP vorzusehen, der
nur einen Analog-Digital-Wandler ADC aufweist, dem Fig. 1
entsprechend, über einen Multiplexer MPL sowohl zahlreiche
Fehlersignale als auch die zum Erzeugen von Bewertungssignalen
erforderlichen Signale zugeführt werden. Zum Erzeugen von
Bewertungssignalen erforderliche Signale sind die obere und
untere Hüllkurve des Datensignals HF, die im analogen Bereich
zwar aus dem Datensignal HF erzeugt aber nicht beispielsweise
durch einen Vergleich mit Schwellwerten bewertet werden. Hierzu
ist ein in Fig. 1 dargestellter Hüllkurvendetektor ED
vorgesehen, der an einer Datensignalerzeugungsstufe DSG
angeschlossen ist. Der Datensignalerzeugungsstufe DSG wird in
einer analogen Vorverstärkereinheit PRE ein mit einem
Photodetektor PD detektiertes Datensignal HF über einen oder
mehrere Vorverstärker AMP zugeführt, die gleichzeitig zumindest
teilweise Signale für eine Servosignalerzeugungsstufe SSG
bereitstellen. Die Anzahl der den Photodetektor PD bildenden
Photodioden und die Anzahl der Vorverstärker AMP ist vom
verwendeten Abtastsystem abhängig und ist hier nur beispielhaft
angegeben. Auch das in der analogen Vorverstärkereinheit PRE
dargestellte Businterface BI ist nur erforderlich, wenn
beispielsweise unterschiedliche Zeitkonstanten eines analogen
Phasendetektors über den IIC - Bus des Prozessors PRZ
auszuwählen sind. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Servo-
und Hüllkurvensignale vor dem Verlassen der analogen
Vorverstärkereinheit PRE tiefpaßgefiltert werden. Hierzu kann
beispielsweise ein einfaches, bekanntes aktives Filter zweiter
Ordnung verwendet werden.
An der Datensignalerzeugungsstufe DSG der analogen
Vorverstärkereinheit PRE ist zum Erzeugen der digitalen
Dateninformation ein Daten-Dekoder DD angeschlossen und im
Servoprozessor SP ist zum Steuern der zeitlichen Abläufe eine
Zeitsteuereinheit TC vorgesehen.
Da die obere Hüllkurve o und die untere Hüllkurve u nicht
gleichzeitig benötigt werden, kann, wie in Fig. 2 dargestellt,
eine der Hüllkurven durch wahlweises invertieren des
Datensignals HF ausgewählt werden. Hierzu ist Fig. 2
entsprechend ein Inverter I vorgesehen und mit einem Schalter S
werden dem Hüllkurvendetektor ED wahlweise das Datensignal HF
oder das invertierte Datensignal HF zum Bilden einer oberen
Hüllkurve o und einer unteren Hüllkurve u zugeführt. Dadurch
ist in vorteilhafter Weise nur ein Hüllkurvendetektor ED
erforderlich, mit dem sowohl eine obere Hüllkurve o als auch
eine untere Hüllkurve u des Datensignals HF gebildet werden.
Hinsichtlich aller weiteren Bestandteile ist Fig. 2 mit Fig. 1
identisch.
Grundsätzlich hat das Hüllkurvensignal EV, wie es beispielhaft
in Fig. 3 dargestellt ist, eine wesentlich geringere Bandbreite
als das Datensignal HF und kann deshalb bereits mit einem
preiswerten Analog-Digital-Wandler ADC, wie er für
Audioanwendungen verwendet wird, digitalisiert werden.
Grundsätzlich können dem Multiplexer MPL die obere Hüllkurve o
und die untere Hüllkurve u auch gleichzeitig zugeführt werden,
wie in Fig. 4 dargestellt.
Als Hüllkurvendetektor ED wird eine Schaltungsanordnung
vorgeschlagen, deren Prinzip anhand von Fig. 11 erläutert wird.
Mit der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 11 kann sowohl eine
obere als auch eine untere Hüllkurve abgebildet werden. Aufgabe
des Hüllkurvendetektors ED ist es, eine Einhüllende von einem
höherfrequenten Signal zu bilden, das von einem
niederfrequenten Signal überlagert ist. Fig. 11 entsprechend
bilden zwei Transistoren Q4, Q5 mit einem Kondensator C1 und
einer Stromquelle I1 eine Integratorstufe, die vom Eingang IN
angesteuert wird. Der Eingang IN wird von der Basis des ersten
Transistors Q4 gebildet und ist mit dem Kondensator C1
verbunden, dessen anderer Anschluß mit dem Kollektor des
zweiten Transistors Q5 und der ersten Stromquelle I1 verbunden
ist. Die erste Stromquelle I1 ist an der Versorgungsspannung
VCC und der Emitter des zweiten Transistors Q5 ist an Masse
angeschlossen während die Basis des zweiten Transistors Q5 mit
dem Emitter des ersten Transistors Q4 verbunden ist. Um ein
unerwünschtes Laden des Kondensators C1 durch den Basisstrom
des ersten Transistors Q4 zu vermeiden, ist eine
Basisstromkompensationsschaltung vorgesehen, die von drei
Transistoren Q1 . . . Q3 und einem Widerstand R1 gebildet ist, der
einerseits an der Versorgungsspannung VCC angeschlossen und
andererseits mit dem Emitter des dritten Transistors Q1 und dem
Kollektor des vierten Transistors Q2 verbunden ist. Weiterhin
sind die Basis des dritten Transistors Q1 mit der Basis des
vierten Transistors Q2, der Kollektor des dritten Transistors
Q1 mit dem Emitter des fünften Transistors Q3, und der Emitter
des vierten Transistors Q2 mit dem Kollektor des ersten
Transistors Q4 verbunden. Der Kollektor des fünften Transistors
Q3 ist an Masse und die Basis des fünften Transistors Q3 ist an
der Basis des ersten Transistors Q4 angeschlossen.
Wird am Eingang IN ein Strom nach Masse gezogen, so steigt das
Potential am Kollektor des zweiten Transistors Q5 an, umgekehrt
sinkt es ab, wenn ein Strom von der Versorgungsspannung VCC
eingespeist wird. Über einen Emitterfolger, der mit einem
sechsten Transistor Q6 gebildet ist, wird das Signal
ausgekoppelt. Die Basis des sechsten Transistors Q6 ist am
Kollektor des zweiten Transistors Q5 angeschlossen, der
Kollektor des sechsten Transistors Q6 mit der
Versorgungsspannung VCC verbunden und am Emitter des sechsten
Transistors Q6 sind die Basis eines siebten Transistors Q7 und
eine mit Masse verbundene Stromquell I2 angeschlossen. Der
siebte Transistor Q7 ist mit seinem Kollektor an Masse gelegt
und der Emitter, der mit einer an der Versorgungsspannung VCC
angeschlossenen Stromquelle I3 verbunden ist, bildet den das
Hüllkurvensignal EV bereitstellenden Ausgang OUT. Der siebte
Transistors Q7 eliminiert den Basis-Emitter-Spannungsabfall am
sechsten Transistor Q6 und verbessert gleichzeitig das
Temperaturverhalten. Der dritte Transistor Q1, der fünfte
Transistor Q3 und der siebte Transistor Q7 sind pnp-
Transistoren und die anderen in Fig. 11 angegeben Transistoren
werden von npn-Transistoren gebildet.
Der in Fig. 11 dargestellte Hüllkurvendetektor ED, der sowohl
eine obere als auch eine untere Hüllkurve bereitstellen kann,
wird zum Bereitstellen einer oberen Hüllkurve o an einen
Schaltungsblock upper envelope und zum Bereitstellen einer
unteren Hüllkurve u an einen Schaltungsblock lower envelope
Fig. 12 entsprechend angeschlossen. Fig. 12 entsprechend wird
das Datensignal HF an einem Anschluß SIG_IN angelegt, der im
Schaltungsblock upper envelope von der Basis eines achten
Transistors Q8 und im Schaltungsblock lower envelope von der
Basis eines elften Transistors Q11 gebildet wird. Die
Schaltungsblöcke upper envelope und lower envelope stellen für
den Hüllkurvendetektor ED eine Lade- beziehungsweise
Entladeschaltung dar. Der Hüllkurvendetektor ED ist in Fig. 12
als mit Fig. 11 bezeichneter Block dargestellt, dessen Eingang
IN und Ausgang OUT mit einem von zwei Wechselschaltern S1 und
S2 gebildeten Umschalter verbunden sind. Mit dem Umschalter
wird der Fig. 11 entsprechende Hüllkurvendetektor ED wahlweise
an der vom Schaltungsblock upper envelope oder an der vom
Schaltungsblock lower envelope gebildeten Lade- beziehungsweise
Entladeschaltung angeschlossen, um am Anschluß Envelope_OUT ein
der oberen Hüllkurve o oder der unteren Hüllkurve u
entsprechendes Signal bereitzustellen.
Die Funktion der in Fig. 12 dargestellten Schaltungsanordnung
wird anhand des Schaltungsblockes upper envelope erläutert. Das
dem Anschluß SIG_IN zugeführte Datensignal HF wird mit einem
Komparator mit dem Signal am Ausgang OUT des
Hüllkurvendetektors ED verglichen. Der Komparator wird von
einem achten und einem neunten Transistor Q8, Q9 gebildet.
Die Emitter der Transistoren Q8 und Q9 sind hierzu mit einer an
einer Versorgungsspannung VCC angeschlossenen Stromquelle I4
verbunden. Der Kollektor des achten Transistors Q8 ist nach
Masse geführt und der Kollektor des neunten Transistors mit der
Basis eines zehnten Transistors Q10 sowie einem nach Masse
geführten Widerstand R2 verbunden. Die Basis des neunten
Transistors Q9 wird vom Ausgang OUT des Hüllkurvendetektors
angesteuert. Ist das Potential an der Basis des neunten
Transistors Q9 tiefer als das an der Basis des achten
Transistors Q8, fließt ein von der Stromquelle I4
bereitgestellter Strom durch den neunten Transistors Q9 und
schaltet den zehnten Transistor Q10 durch. Dieser zieht nun
einen Strom gegen Masse, der nur von einem am Emitter
angeschlossenen Widerstand R3 und der sich innerhalb des
Hüllkurvendetektors ED gemäß Fig. 11 befindlichen Stromquelle
I1 begrenzt wird. Am Anschluß Envelope_OUT steigt das Potential
und folgt schnell dem Datensignal HF am Anschluß SIG_IN.
überschreitet das Basispotential des neunten Transistors Q9 den
Pegel des Datensignals HF am Anschluß SIG_IN, fließt der von
der Stromquelle I4 bereitgestellte Strom durch den linken
Komparatorpfad, der vom achten Transistor Q8 gebildet wird,
nach Masse. Der Strom, der von einer am Kollektor des zehnten
Transistors Q10 und an der Versorgungsspannung VCC
angeschlossenen Stromquelle I5 bereitgestellt wird und
vergleichsweise klein ist, entlädt dann den Kondensator C1 im
Hüllkurvendetektor ED gemäß Fig. 11, wodurch das Potential am
Anschluß Envelope_OUT langsam abfällt. Die den Komparator
bildenden Transistoren sind vom pnp und der zehnte Transistor
ist ein npn Typ.
Die gekoppelten Wechselschalter S1 und S2 ermöglichen ein
Umschalten auf die untere Hüllkurvenerkennung. Das Prinzip der
Detektion ist identisch, außer daß die Lade- und
Entladevorgänge entgegengesetzt arbeiten. Der Schaltungsblock
lower envelope, der eine mit dem Schaltungsblock upper envelope
identische Struktur aufweist, ist deshalb komplementär zum
Schaltungsblock upper envelope aufgebaut. Die im
Schaltungsblock lower envelope den Komparator bildenden
Transistoren Q11, Q12 sind folglich vom npn-Typ und die Emitter
dieser Transistoren mit einer an Masse angeschlossenen
Stromquelle I6 verbunden während die Widerstände R4, R5 und der
Kollektor des Transistors Q11 mit der Versorgungsspannung VCC
verbunden sind. Über den bereits erwähnten Umschalter wird der
Eingang IN des Fig. 11 entsprechenden Hüllkurvendetektors mit
einer an Masse angeschlossenen Stromquelle I7 und dem Kollektor
des entsprechenden Transistors Q13 verbunden, der ein pnp-Typ
ist. Während die Stromquelle I5 im Schaltungsblock upper
envelope einen Ladestrom charge current in die Fig. 11
entsprechende Integratorstufe treibt, treibt die Stromquelle I6
im Schaltungsblock lower envelope einen Entladestrom discharge
current in die Fig. 11 entsprechende Integratorstufe. Am Ausgang
OUT beziehungsweise Envelope_OUT wird jedoch generell das
Hüllkurvensignal bereitgestellt und über die Basis des
Transistors Q9 beziehungsweise Transistors Q12 mit dem
Datensignal HF verglichen.
Werden die obere und untere Hüllkurve zur gleichen Zeit
benötigt, ist die Fig. 11 entsprechende Integratorstufe zweimal
vorzusehen. Die gekoppelten Wechselschalter S1 und S2
entfallen.
Sollte hingegen nur eine der Hüllkurven benötigt werden, ist
entweder nur der Schaltungsblock upper envelope oder nur der
Schaltungsblock lower envelope in Verbindung mit der Fig. 11
entsprechenden Integratorstufe erforderlich. Auch in diesem
Fall entfallen die gekoppelten Wechselschalter S1 und S2.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorgenannten
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern schließt Abwandlungen
und Modifikationen im Rahmen des erfindungsgemäßen Prinzips mit
ein.
Claims (12)
1. Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder
Informationen mit einem Photodetektor und digitaler
Fehlersignal- und Bewertungssignalverarbeitung dadurch
gekennzeichnet, daß zur digitalen Bewertungssignalerzeugung
ein Analog-Digital-Wandler (ADC) für den
Audiofrequenzbereich vorgesehen ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am
Photodetektor (PD) ein analoger Hüllkurvendetektor (ED)
angeschlossen ist, der mit dem Analog-Digital-Wandler (ADC)
für den Audiofrequenzbereich zur digitalen
Bewertungssignalerzeugung verbunden ist.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am
Photodetektor (PD) ein Hüllkurvensignaldetektor (ED) über
einen Schalter (S) wahlweise direkt oder über einen
Inverter (I) angeschlossen ist.
4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am
Photodetektor (PD) ein sowohl eine obere (o) als auch eine
untere (u) Hüllkurve eines mit dem Photodetektor (PD)
detektierten Datensignals bereitstellender
Hüllkurvendetektor (ED) angeschlossen ist, der mit einem
Analog-Digital-Wandler (ADC) verbunden ist.
5. Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder
Informationen mit einem Photodetektor und digitaler
Fehlersignal- und Bewertungssignalverarbeitung, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Analog-Digital-Wandler (ADC) für
den Videosignalbereich an einem Multiplexer (MPL)
angeschlossen ist, dem sowohl ein Fokusfehlersignal und
Spurfehlersignal als auch mindestens ein Hüllkurvensignal
zugeführt werden.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am
Photodetektor (PD) ein Hüllkurvensignaldetektor (ED) über
einen Schalter (S) wahlweise direkt oder über einen
Inverter (I) angeschlossen ist.
7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am
Photodetektor (PD) ein sowohl eine obere (o) als auch eine
untere (u) Hüllkurve eines mit dem Photodetektor (PD)
detektierten Datensignals bereitstellender
Hüllkurvendetektor (ED) angeschlossen ist.
8. Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder
Informationen mit einem Photodetektor und digitaler
Fehlersignal- und Bewertungssignalverarbeitung, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens zum Erzeugen eines digitalen
Spiegelsignals ein analoger Hüllkurvendetektor (ED) und ein
Analog-Digital-Wandler (ADC) für den Audiofrequenzbereich
verwendet wird.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Hüllkurvendetektor (ED), der eine obere und eine untere
Hüllkurve eines mit dem Photodetektor detektierten
Datensignals bereitstellt und ein Analog-Digital-Wandler
(ADC) für den Audiofrequenzbereich, dem die
Hüllkurvensignale über einen Multiplexer (MPL) zugeführt
werden, zum Erzeugen eines digitalen Spiegelsignals (MI)
oder Defektsignals (DE) verwendet werden.
10. Gerät zur Wiedergabe oder Aufzeichnung von Daten oder
Informationen mit einem Photodetektor und digitaler
Fehlersignal- und Bewertungssignalverarbeitung, dadurch
gekennzeichnet, daß ein von einer Integratorstufe
gebildeter Hüllkurvendetektor (ED) vorgesehen ist, der am
Datensignal (HF) bereitstellenden Photodetektor (PD) über
eine Lade- beziehungsweise Entladeschaltung angeschlossen
ist und mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) zur
Bewertungssignalverarbeitung verbunden ist.
11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den
Hüllkurvendetektor (ED) bildende Integratorstufe sowohl zum
Bereitstellen einer oberen als auch zum Breitstellen einer
unteren Hüllkurve vorgesehen ist.
12. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lade- beziehungsweise Entladeschaltung eine in Verbindung
mit einem Komparator einen Ladestrom (charge current) oder
einen Entladestrom (discharge current) bereitstellende
Schaltungsanordnung ist.
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