KR0162374B1 - 디스크 재생시 모터 제어장치 및 방법 - Google Patents

디스크 재생시 모터 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스크 재생시 모터 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 디스크를 회전시키는데 전 구간을 CLV로 하면 랜덤 액세스 타임(random access time)을 줄이기 위해서는 스핀들 모터에 요구되는 토오크가 커진다. 더우기 디스크 재생장치의 성능향상을 위해서는 배속화(2× 또는 4× 등)로 가야하는데 이때는 더욱더 상황이 어려워지는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명은 배속화에 따라 요구되는 모터의 높은 토오크, 넓은 PLL의 록(lock)범위 등을 크게 감소시킬 수 있고, 엑세스 타임이 모터의 가감속에 필요한 시간을 줄일 수 있으며, 디스크 제품 전 범위에 걸쳐 사용 가능하도록 한다.

Description

디스크 재생시 모터 제어장치 및 방법
제1도는 종래의 디스크 재생장치 구성도.
제2도는 제1도에서, 디스크의 반경에 따른 회전수를 보여주는 그래프.
제3도는 본 발명 디스크 재생시 모터 제어장치 구성도.
제4도는 CLV모드시 디스크 반경에 따른 회전수를 보여주는 그래프.
제5도는 제4도에서 디스크 반경에 따른 데이타 기록영역을 보여주는 설명도.
제6도는 디스크 재생시 모터 제어방법의 동작흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 디스크 2 : 스핀들 모터
3 : 광학 픽업 4 : 고주파 파형정형부
5 : 비트-클럭 발생부 6 : 메모리
7 : 디코더 8 : 기준신호 발생부
9 : 동기신호 검출부 10 : 위상오차 검출부
11 : 주파수오차 검출부 12,13 : 로우패스필터
14 : 가산기 15 : 모터 구동부
16 : CAV구동수단 17 : 스핀들 서보모드 제어부
18 : 절환스위치 19 : 선속도 검출부
본 발명은 디스크 재생장치에 있어서 데이타 읽어내기 위한 디스크의회전을 제어하기 위한 것으로, 특히 랜덤 액세스 타임을 줄이기 위해 배속화에 따라 요구되는 모터의 높은 토오크를 감소시키고 PLL의 록 범위를 크게 감소시켜 모터의 가감속에 필요한 시간을 줄일 수 있도록 한 디스크 재생시 모터 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
종래 디스크 제어장치 구성은 제1도에 도시된 바와 같이 디스크(1)의 회전선속도를 일정하게 하기 위한 스핀들 모터(2)와, 상기 스핀들 모터(2)에 의해 디스크(1) 회전시 그 디스크로 부터 데이타를 읽어내기 위해 포커스와 트랙킹 서보동작을 수행하여 얻은 고주파신호(RF)를 출력하는 광학 픽업(3)과, 상기 광학 픽업(3)으로 부터 출력되는 고주파신호를 가지고 0과 1의 2치화신호로 변환하여 출력하는 고주파 파형정형부(4)와, 상기 광학 픽업(3)으로 부터 출력되는 고주파 파형에 비례하는 비트 클럭을 발생하는 비트-클럭 발생부(5)와, 기준신호를 발생하는 기준신호 발생부(8)와, 상기 비트-클럭 발생부(5)로 부터 발생하는 비트 클럭에 맞추어 고주파 파형정형부(4)로 부터 발생하는 2치화된 신호를 저장하는 메모리(6)와, 상기 메모리(6)에 저장된 데이타에 대해 디코딩하여 출력하는 디코더(7)와, 상기 비트-클럭 발생부(5)의 비트-클럭을 이용하여 고주파 파형정형부(4)의 2치화된 고주파 파형으로 부터 동기신호를 검출해내는 동기신호 검출부(9)와, 상기 동기신호 검출부(9)의 동기신호와 기준신호 발생부(8)의 기준신호를 비교하여 위상에러 및 주파수 에러신호를 각각 검출해내는 위상오차 검출부(10) 및 주파수오차 검출부(11)와, 상기 위상오차 검출부(10) 및 주파수오차 검출부(11)의 에러신호에 대하여 각각 로우패스 필터링을 행하는 로우패스필터(12)(13)와, 상기 로우패스필터(12)(13)의 출력값을 합하여 스핀들 모터 제어신호를 생성하는 가산기(14)와, 상기 가산기(14)의 스핀들 모터 제어신호를 이용하여 적절한 속도를 스핀들 모터(2)를 회전시키는 모터 구동부(15)로 구성된다.
이와 같이, 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
디스크(1)가 로딩되면 우선 정해진 시간 또는 속도까지 스핀들 모터(2)를 돌리는 동작이 선행된다.
이와 같이, 스핀들 모터(2)에 의해 회전 선속도로 디스크(1)가회전하게 되면 광학 픽업(3)은 디스크(1)로 부터 데이타를 읽기 위해 포커스(Focus)와 트랙킹 서보(Tracking servo) 동작을 수행한다.
상기 광학 픽업(3)이 포커스와 트랙킹 서보 동작을 수행하여 고주파신호를 얻어 출력하게 되면 이를 입력받은 고주파 파형정형부(4)는 고주파 신호를 가지고 0과 1의 2치화신호를 변환시켜 메모리(6)와 동기신호 검출부(9)로 각각 출력한다.
또한 상기 광학 픽업(3)의 고주파신호를 비트-클럭 발생부(5)에서 입력 받아 그 고주파신호에 비례하는 비트 클럭을 생성하여 상기 메모리(6)와 동기신호 검출부(9)로 각각 출력하게 되는데, 읽혀지는 속도가 빠르면 비트 클럭이 기준신호보다주파수가 높게 나오고 읽혀지는 속도가 느리면 비트 클럭이 기준신호보다 주파수가낮게 나온다.
이때 기준신호 발생부(8)는 기준신호를 메모리(6)와 위상오차 검출부(10), 주파수오차 검출부(11)로 출력한다.
이렇게 생성된 비트 클럭을 이용해서 고주파 파형정형부(4)는 2치화된 고주파신호를 메모리(6)에 저장하게 되고, 그 저장된 2치화된 고주파신호는 기준신호 발생부(8)의 기준 비트 클럭을 이용해서 읽혀져서 디코더(7)를 거쳐 디코딩된 후 출력된다.
또한 고주파 파형정형부(4)에서 2치화된 고주파파형은 디스크(1)의 회전을 제어하기 위한 신호로 피드백되는데, 그 신호는 동기신호 검출부(9)에 입력되면 비트-클럭 발생부(5)로 부터 발생된 비트 클럭에 의해 동기신호가 검출되고 그 검출된 신호는 위상오차 검출부(10)와 주파수오차 검출부(11)로 출력된다.
이에 상기 위상오차 검출부(10)는 동기신호 검출부(9)에서 검출된 동기신호와 기준신호 발생부(8)의 기준신호를 입력받아 두 신호를 비교하여 위상차 즉, 위상에러를 구하여 로우패스필터(12)로 출력하고, 주파수오차 검출부(11)는 상기 동기신호 검출부(9)에서 검출된 동기신호와 기준신호 발생부(8)의 기준신호를 입력받아 두 신호를 비교하여 주파수 차이 즉, 주파수 에러를 구하여 로우패스필터(13)로 각각 출력한다.
따라서, 상기 로우패스필터(12)(13)는 위상에러와 주파수에러에 대하여 필터링하여 평균을 취한 뒤 출력하게 되면, 이를 가산기(14)에서 두 에러를 합하여 스핀들 모터 제어신호를 생성해낸다.
스핀들 모터 제어신호를 입력받은 모터 구동부(15)가 그 신호에 의거하여 스핀들 모터(2)로 출력하게 되면 그 신호에 의한 속도로 디스크(1)를 회전시킨다.
이러한 루우프(loop)를 통해서 디스크(1)의 CLV(Constant Linear Velocity) 제어가 이루어지게 된다.
상기 CLV 회전에서는 디스크의 반경에 따라 디스크의 회전수는 제2도에서와 같은 형태로, 반경이 커질수록 디스크의 회전수는 점점 감소한다.
그러나, 상기에서와 같은 종래 기술에 있어서 디스크를 회전시키는데 전 구간을 CLV로 하면 랜덤 액세스 타임(random access time)을 줄이기 위해서는 스핀들모터에 요구되는 토오크가 커진다. 더우기 디스크 재생장치의 성능향상을 위해서는 배속화(2× 또는 4× 등)로 가야하는데 이때는 더욱더 상황이 어려워지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 디스크를 회전시키는데 전구간을 CLV로 할 경우 랜덤 액세스 타임을 줄이기 위해 스핀들 모터의 요구되는 토오크가 커지는 것을 방지할 수 있도록 한 디스크 재생시 모터 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 디스크 제품의 성능향상을 위해 배속화시 넓은 PLL의 록(lock)범위를 크게 감소시킬 수 있도록 한 디스크 재생시 모터 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제3도에 도시한 바와 같이, 디스크(1)의 회전 선속도를 일정하게 하기 위한 스핀들 모터(2)와, 상기 스핀들 모터(2)에 의해 디스크(1) 회전시 그 디스크로 부터 데이타를 읽어내기 위해 포커스와 트랙킹 서보동작을 수행하여 얻은 고주파신호(RF)를 출력하는 광학 픽업(3)과, 상기 광학 픽업(3)으로 부터 출력되는 고주파신호를 가지고 0과 1의 2치화신호로 변환하여 출력하는 고주파 파형정형부(4)와, 상기 광학 픽업(3)으로 부터 출력되는 고주파 파형에 비례하는 비트 클럭을 발생하는 비트-클럭 발생부(5)와 기준신호를 발생하는 기준신호 발생부(8)와, 상기 비트-클럭 발생부(5)로 부터 발생하는 비트 클럭에 맞추어 고주파 파형정형부(4)로 부터 발생하는 2치화된 신호를 저장하는 메모리(6)와, 상기 메모리(6)에 저장된 데이타에 대해 디코딩하여 출력하는 디코더(7)와, 상기 비트-클럭 발생부(5)의 비트-클럭을 이용하여 고주파 파형정형부(4)의 2치화된 고주파 파형으로 부터 동기신호를 검출해 내는 동기신호 검출부(9)와, 상기 동기신호 검출부(9)의 동기신호와 기준신호 발생부(8)의 기준신호를 비교하여 위상에러 및 주파수 에러신호를 각각 검출해내는 위상오차 검출부(10) 및 주파수오차검출부(11)와, 상기 위상오차검출부(10) 및 주파수오차 검출부(11)의 에러신호에 대하여 각각 로우패스 필터링을 행하는 로우패스필터(12)(13)와, 상기 로우패스필터(12)(13)의 출력값을 합하여 스핀들 모터 제어신호를 생성하는 가산기(14)와, 상기 동기신호 검출부(9)로 부터 출력되는 동기신호에 의해 디스크의 회전 선속도를 검출하는 선속도 검출부(19)와, 상기 선속도 검출부(19)로 부터 검출된 선속도와 현재 위치의 어드레스를 계산하여 CLV 또는 CAV를 선택 제어하는 스핀들 서보모드 제어부(17)와, 상기 스핀들 서보모드 제어부(17)의 제어에 따라 디스크를 일정한 각 속도로 회전시키기 위해 구동하는 CAV 구동수단(16)과, 상기 스핀들 서보모드 제어부(17)의 출력에 따라 스위치절환하여 상기 가산기(14) 또는 CAV구동수단(16)의 출력을 모터 구동부(15)를 통해 스핀들 모터(2)로 출력하기 위한 절환스위치(18)로 구성한다.
상기에서 번호 동기신호 검출부(9) ∼ 로우패스필터(13)는 CLV구동수단(20)이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제4도에 도시한 그래프에서와 같이 CLV모드 때의 디스크 반경에 따른 디스크 회전수를 보여주는 것으로, 디스크 반경 r1과 r2에서의 각각의 회전수 N3와 N4를 정의한다.
이는 r r1인 경우 회전수 N3로 CAV
r1r r2인 경우는 CLV
r r2인 경우 회전수 N4로 CAV로 스핀들 모터(2)를 제어하도록 하는데, 여기서 r1과 r2의 구분은 디스크(1)의 CLV때 회전되는 선속도와 PLL의 록(lock)범위를 이용해서 계산할 수 있다.
선속도 검출부(19)에서 선속도가 정해지면 PLL의 록범위내에 있기 위한 최내주에서 돌아야 할 최저속도(N3)가 계산될 수 있고, 이 속도(N3)에 해당하는 r을 찾으면 되는데, 제4도에서 보면 r1이 된다.
또한 PLL 록범위내에 있기 위한 최외주에서의 최고속도(N4)가 계산될 수 있고 이 속도(N4)에 해당하는 r을 찾으면 r2가 된다.
속도에 따른 r을 찾는 식은
을 이용한다(단,는 선속도,)
현재의 위치정보(r)는 선속도와 현재의 어드레스(절대시간(Pmin, Psec, 절대 프레임)을 이용해서 계산될 수 있다.
이렇게 r이 계산되면 r1과 R2를 비교해 가면서 스핀들 서보 루프의 모드는 제6도에서와 같은 과정으로 진행된다.
이상에서와 같은 동작에 대하여 좀더 살펴보면, 스핀들 모터(2)에 의해 회전 선속도로 디스크(1)가 회전하게 되면 광학 픽업(3)은 디스크(1)로 부터 데이타를 읽기 위해 포커스(Focus)와 트랙킹 서보(Tracking Servo) 동작을 수행한다.
상기 광학 픽업(3)이 포커스와 트랙킹 서보 동작을 수행하여 고주파신호를 얻어 출력하게 되면, 이를 입력받은 고주파 파형정형부(4)는 고주파 신호를 가지고 0과 1의 2치화신호로 변환시켜 메모리(6)와 CLV구동수단(20)의 동기신호 검출부(9)로 각각 출력한다.
또한, 상기 광학 픽업(3)의 고주파신호를 비트-클럭 발생부(5)에서 입력받아 그 고주파신호에 비례하는 비트 클럭을 생성하여 상기메모리(6)와 동기신호 검출부(9)로 각각 출력하게 되는데, 읽혀지는 속도가 빠르면 비트 클럭이 기준신호보다 주파수가 높게 나오고 읽혀지는 속도가 느리면 비트 클럭이 기준신호보다 주파수가낮게 나온다.
이때 기준신호 발생부(8)는 기준신호를 메모리(6)와 위상오차 검출부(10), 주파수오차 검출부(11)로 출력한다.
이렇게 생성된 비트 클럭을 이용해서 고주파 파형정형부(4)의 2치화된 고주파신호를 메모리(6)에 저장하고, 그 저장된 2치화된 고주파신호는 기준신호 발생부(8)의 기준 비트 클럭을 이용해서 읽혀져서 디코더(7)를 거쳐 디코딩된 후 출력한다.
또한 고주파 파형정형부(4)에서 2치화된 고주파파형은 디스크(1)의 회전을 제어하기 위한 신호로 피드백되는데, 그 신호는 CLV구동수단(20)의 동기신호 검출부(9)에 입력되면 비트-클럭 발생부(5)로 부터 발생된 비트 클럭에 의해 동기신호가 검출되고 그 검출된 신호를 위상오차 검출부(10)와 주파수오차 검출부(11)로 출력한다.
이에 상기 위상오차 검출부(10)는 동기신호 검출부(9)에서 검출된 동기신호와 기준신호 발생부(8)의 기준신호를 입력받아 두 신호를 비교하여 위상차 즉, 위상에러를 구하여 로우패스필터(12)로 출력하고, 주파수오차 검출부(11)는 상기 동기신호 검출부(9)에서 검출된 동기신호와 기준신호 발생부(8)의 기준신호를 입력받아 두 신호를 비교하여 주파수 차이 즉, 주파수 에러를 구하여 로우패스필터(13)로 각각 출력한다.
따라서, 상기 로우패스필터(12)(13)는 위상에러와 주파수에러에 대하여 필터링하여 평균을 취한 뒤 출력하게 되면, 이를 가산기(14)에서 두 에러를 합하여 선속도로 스핀들 모터(2)를 회전시키기 위한 스핀들 모터 제어신호를 생성해낸다.
이와 아울러 선속도 검출부(19)에서는 동기신호 검출부(9)로 부터 출력되는 동기신호에 의거하여 디스크의 회전선속도를 검출하여 스핀들 서보모드 제어부(17)로 출력하면, 상기 스핀들 서보모드 제어부(17)는 선속도 검출부(19)를 통해 검출된 선속도와 현재 위치의 어드레스를 계산하여 현재의 위치정보(r)를 얻고 이 얻은 위치정보(r)에 의해 CAV로 제어할 것인지 CLV로 제어할 것인지를 선택한 후 선택신호를 절환스위치(18)로 출력함과 더불어 CAV로 제어할 경우에는 CAV 구동수단(16)에 제어신호를 출력한다.
이때 계산된 현재의 위치정보(r)가 디스크 반경 r1위치보다 짧은 거리에 있으면 제5도에서와 같이 A영역에 있다고 판단하고 r2위치보다 먼거리에 있으면 C영역에 있다고 판단하여 CAV로 회전할 수 있도록 스핀들 서보모드 제어부(17)는 절환스위치(18)의 가동단자(c)를 절환시켜 a-c단자가 접속되도록 하고, 상기 CAV 구동수단(16)으로 제어신호를 출력한다.
그러면, 상기 CAV구동수단(16)은 디스크(1)가 일정한 각속도로 회전할 수 있도록 하는 스핀들 모터 제어신호를 절환스위치(18)를 통해 모터구동부(15)로 출력한다.
또한, 스핀들 서보모드 제어부(17)에서 계산된 디스크의 현재위치가 r1과 r2사이의 B영역에 있다고 판단되면 CLV로 회전할 수 있도록 절환스위치(18)를 절환시켜 b-c단자가 접속되도록 한다.
그러면 CLV구동수단(20)과 가산기(14)를 통해 디스크(1)가 일정한 선속도로 회전할 수 있도록 하는 스핀들 모터 제어신호를 모터 구동부(15)로 출력한다.
이때 현재의 위치정보(r)가 디스크 반경 r1위치보다 짧은 거리에 있으면 제4도에서와 같이 회전수 N3로, r2위치보다 먼거리에 있으면 회전수 N4로 회전할 수 있도록 한다.
따라서, 상기 모터 구동부(15)는 입력되는 제어신호에 맞게 스핀들 모터(2)를 구동하여 디스크(1)를 회전시키도록 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 배속화에 따라요구되는 모터의 높은 토오크, 넓은 PLL의 록(lock)범위등을 크게 감소시킬 수 있고, 엑세스 타임이 모터의 가감속에 필요한 시간을 줄일 수 있으며, 디스크 제품 전범위에 걸쳐 사용가능한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 디스크 회전시 포커스와 트랙킹 서보동작을 수행하여 얻은 고주파신호(RF)를 가지고 0과 1의 2치화신호로 변환하여 출력하는 고주파 파형정형수단과, 상기 고주파신호에 비례하는 비트 클럭을 발생하는 비트-클럭 발생수단과, 상기 비트-클럭 발생수단의 비트 클럭에 맞추어 고주파 파형정형수단으로 부터 발생하는 2치화된 신호를 저장수단에 저장하고 그 저장된 데이타에 대해 디코딩하여 출력하는 디코딩 수단과, 상기 비트-클럭 발생수단의 비트-클럭을 이용하여 동기신호를 검출하고 이 동기신호를 이용하여 위상에러 및 주파수에러를 검출하여 디스크를 회전 선속도로 구동하기 위한 신호를 발생하는 CLV구동수단돠, 상기 CLV구동수단의 동기신호에 의해 디스크의 회전 선속도를 검출하는 선속도 검출수단과, 상기 선속도 검출수단으로 부터 검출된 선속도와 현재위치의 어드레스를 계산하여 현재 위치정보를 얻고 그 정보에 따라 CLV 또는 CAV로 제어할 것인지를 선택하는 스핀들 서보모드 제어수단과, 상기 스핀들 서보모드 제어수단의 제어를 받아 디스크를 일정한 각속도를 회전시키기 위한 CAV구동수단(16)과, 상기 스핀들 서보모드 제어수단의 출력에 따라 스위치절환하여 상기 CLV구동수단 또는 CAV구동수단의 출력을 스핀들 모터에 전달하여 디스크를 회전시키기 위한 절환스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 재생시 모터 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 스핀들 서보모드 제어수단은 CLV모드시 최내주보다는 긴 반경(r1)과 최외주보다는 짧은 반경(r2)을 설정한 후 현재의 위치정보(r)가 상기 반경(r1) 보다 작거나 반경(r2)보다 큰 경우에는 CAV로 제어하고, 반경(r1) 보다 크고 반경(r2) 보다 작으면 CLV로 스핀들 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 디스크 재생시 모터 제어장치.
  3. 디스크 회전시 디스크의 선속도와 어드레스를 계산하여 현재의 위치정보를 얻는 제1단계와, 상기제1단계에서 얻은 위치정보에 의해 CAV모드로 제어할 것인지 CLV모드로 제어할 것인지를 선택하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 CAV모드로 제어할 경우 디스크를 일정한 각속도로 회전시키고 CLV모드시는 디스크를 일정한 선속도로 회전시키도록 하는 제3단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크 재생시 모터 제어방법.
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