專利名稱：信號轉(zhuǎn)換電路及其采樣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號轉(zhuǎn)換電路及其采樣方法，更具體地講，涉及適于再現(xiàn)從光盤接收的信息的技術(shù)。
背景技術(shù)：
用于播放諸如高密度光盤(⑶)、數(shù)字通用光盤(DVD)、和藍光盤(BD)之類的光盤的光盤裝置被廣泛使用。此類光盤裝置采用高頻疊加方法來抑制由于例如再現(xiàn)操作過程中從光盤反射的激光束(以下可稱為“返回光束”)所產(chǎn)生的噪聲，以及由于光程差和溫度變化而導(dǎo)致的激光源振蕩頻率的變化所產(chǎn)生的干擾噪聲。在高頻疊加方法中，向激光源提供與約幾百MHz 至IGHz的高頻信號疊加的驅(qū)動電流，以便使激光源發(fā)出脈沖激光束。大體而言，從光盤返回的光束在光接收IC中被轉(zhuǎn)換為表示光束強度的模擬信號， 然后在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。具體而言，在低通濾波器(LPF)中對模擬信號進行限帶處理，以除去其超出奈奎斯特(Nyquist)頻率的分量，從而抑制折疊噪聲，然后在ADC中以采樣頻率被采樣。在以下描述中，奈奎斯特頻率和采樣頻率可分別表示為“fn” 和“fS ”。根據(jù)采樣定理，奈奎斯特頻率fn和采樣頻率fS具有用“fS 2fn”表示的關(guān)系。然而，近年來，隨著光盤裝置的運行速度越來越高，由其再現(xiàn)的信號的頻率范圍也變得越來越寬，這不可避免地提高了用來處理再現(xiàn)信號的LPF的截止頻率(以下可表示為符號“fc ”)。因此，如圖4的LPF輸出特性501所示，在未充分衰減的情況下，留下了信號分量(以下可稱為“殘余疊加高頻分量”)401，該分量對應(yīng)于在模擬信號的奈奎斯特頻率fn 之上的頻帶內(nèi)的高頻信號的頻率fHF(以下可稱為“疊加高頻信號的頻率”)。因此，在低于截止頻率fc的頻帶bl (以下可稱為“再現(xiàn)信號頻帶”)內(nèi)產(chǎn)生可歸因于殘余疊加高頻分量401的折疊噪聲402。例如，當(dāng)?shù)谒腖PF的截止頻率fc為150MHz，疊加高頻信號的頻率fHF為300MHz，并且采樣頻率fS為400MHz時，殘余疊加高頻分量401的電平較高，使得在再現(xiàn)信號頻帶bl內(nèi)IOOMHz的頻率fHF*處產(chǎn)生的折疊噪聲402的電平也較高。因此，折疊噪聲402導(dǎo)致數(shù)字信號質(zhì)量降低(即，光盤裝置的再現(xiàn)性能降低)。在例如日本專利特開No. 2009-187593中公開了解決上述問題的光盤裝置。在該光盤裝置中，在ADC之后的級中設(shè)置有數(shù)字濾波器，并且將待疊加的高頻信號的頻率設(shè)置為比奈奎斯特頻率高，且比等于采樣頻率減去數(shù)字濾波器的通帶寬度的頻率低，從而在數(shù)字濾波器的通帶內(nèi)產(chǎn)生可歸因于殘余疊加高頻分量的折疊噪聲
發(fā)明內(nèi)容
然而，根據(jù)日本專利特開No. 2009-187593中公開的技術(shù)，在光盤裝置中包括數(shù)字濾波器將導(dǎo)致該光學(xué)裝置開發(fā)成本增加，并且功耗更高。作為解決上述問題的另一個措施，可通過使用高階LPF來減小殘余疊加高頻分量，從而減小折疊噪聲。然而，困難的是實現(xiàn)這樣的LPF:其在通帶內(nèi)的群時延特性不變，并且在再現(xiàn)信號頻帶以外的截止特性陡峭，并且開發(fā)這樣的LPF涉及大的開發(fā)成本。也可以考慮將待疊加高頻信號的頻率設(shè)置得足夠高于截止頻率，從而使殘余疊加高頻分量充分衰減，通過這種方式減小折疊噪聲。然而，該措施的實施會增加所需的激光二極管驅(qū)動電路的開發(fā)成本，并且還會引起電磁干擾(EMI)。此外，也可以考慮將采樣頻率設(shè)置得足夠高于待疊加的高頻信號的頻率，同時允許在ADC之后的級中設(shè)置的數(shù)字濾波器來衰減殘余疊加高頻分量。然而，如在日本專利特開No. 2009-187593中公開的技術(shù)的情況一樣，該措施的實施會增加設(shè)置有更快ADC和高階數(shù)字濾波器的光盤裝置的開發(fā)成本和功耗。根據(jù)本發(fā)明一個方面的信號轉(zhuǎn)換電路包括轉(zhuǎn)換部，該轉(zhuǎn)換部對模擬信號進行采樣，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，其中模擬信號表示從激光源被發(fā)出之后從光盤被反射的激光束的強度，其中，所述激光源由與高頻信號疊加的電流來驅(qū)動。在信號轉(zhuǎn)換電路中，用于對模擬信號進行采樣的時鐘信號的頻率與高頻信號的頻率基本相同。在根據(jù)本發(fā)明一個方面的采樣方法中，以與高頻信號的頻率基本相同的頻率對如下的模擬信號進行采樣，其中，所述模擬信號表示從激光源被發(fā)出之后被返回的激光束的強度，所述激光源由與高頻信號疊加的電流來驅(qū)動。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，通過將采樣頻率和待疊加的高頻信號的頻率設(shè)置成相同值，可以抑制可歸因于殘余疊加高頻分量的折疊噪聲的產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明，在不引起光盤裝置開發(fā)成本和功耗增加的情況下，可以提高光盤裝
置的數(shù)字信號質(zhì)量。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的信號轉(zhuǎn)換電路的示例性構(gòu)造的框圖；圖2為示出根據(jù)該實施例的信號轉(zhuǎn)換電路的操作示例的曲線圖；圖3為示出根據(jù)該實施例的信號轉(zhuǎn)換電路的另一個操作示例的曲線圖；以及圖4為描述一般光盤裝置的問題的曲線圖。
具體實施例方式下文將參照圖1至3描述根據(jù)本發(fā)明實施例的信號轉(zhuǎn)換電路和使用該信號轉(zhuǎn)換電路的光盤裝置。在附圖中，相同的元件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且適當(dāng)時為清楚起見省去了重復(fù)的描述。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的光盤裝置1包括光拾取電路10和信號轉(zhuǎn)換電路20。大體而言，光拾取電路10向光盤2發(fā)射脈沖激光束301，從光盤2接收返回光束302， 并且產(chǎn)生指示返回光束302的強度的模擬信號303。信號轉(zhuǎn)換電路20對模擬信號303進行采樣，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號304。盡管未示出，但類似于一般光盤裝置，光盤裝置1被提供有用于向光盤2發(fā)射激光束301的光學(xué)系統(tǒng)(其包括諸如透鏡、分光器和衍射光柵之類的光學(xué)元件)。在信號轉(zhuǎn)換電路20之后的級中，設(shè)置有用于處理數(shù)字信號304的處理電路，例如處理器。更具體地講，光拾取電路10包括激光二極管(以下稱為“LD”)110、激光二極管驅(qū)動器(以下稱為“LDD”)120、光接收IC 130、和振蕩器(以下稱為“0SC”)140。LDD 120包括放大器121和加法器122。放大器121放大輸入電流。加法器122 利用通過將從OSC 140輸入的高頻信號305疊加到從放大器121的輸出的電流上而獲得的電流來驅(qū)動LD 110，從而導(dǎo)致LDllO發(fā)出脈沖激光束。光接收IC 130包括光電檢測器(以下稱為“PD”) 131和電流/電壓轉(zhuǎn)換器(以下稱為“I/V”)132。PD 131產(chǎn)生與返回光束302的強度相對應(yīng)的電流。I/V 132將來自PD 131的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將該電壓信號作為模擬信號303輸出至信號轉(zhuǎn)換電路 20。信號轉(zhuǎn)換電路20包括放大器(以下稱為“AMP”)210、LPF 220、ADC 230、部分響應(yīng)最大擬然(PRML)電路M0、解碼器250、相位調(diào)整電路沈0、和自動功率控制(APC)電路 270。LPF 220使由AMP 210放大的模擬信號303的不超過預(yù)定頻率的頻帶分量通過。 如圖2的LPF 220的輸出特性501所示，不超過預(yù)定頻率的頻帶分量包括不超過截止頻率 fc的再現(xiàn)信號頻帶bl和被LPF220衰減的衰減頻帶1^2。S卩，LPF 220具有與一般光盤裝置中使用的低通濾波器的輸出特性(參見圖4)類似的輸出特性曲線。利用經(jīng)由端子280從OSC 140輸入的采樣時鐘信號306，ADC 230對頻帶受LPF 220限制的模擬信號303進行采樣。采樣時鐘信號306和高頻信號305是從OSC 140輸出的同一信號分出的兩個信號，以使得采樣頻率fS等于待疊加的高頻信號的頻率fHF。采樣時鐘信號306適于通過差分傳輸而提供到ADC 230。替選地，采樣時鐘信號306可通過設(shè)置在信號轉(zhuǎn)換電路20內(nèi)部的本地振蕩器產(chǎn)生，只要其頻率fS等于待疊加的高頻信號的頻率 fHF。作為OSC 140的替代，本地振蕩器可由ADC 230和LDD 120共用。相比OSC 140和本地振蕩器均包括在光盤裝置1內(nèi)的情形，當(dāng)光盤裝置被如圖1中所示地構(gòu)造，并且可能用如上所述可共用的本地振蕩器代替OSC 140時，將會降低開發(fā)成本。PRML電路240包括例如部分響應(yīng)(PR)均衡器和Viterbi (維特比)解碼器，并且處理從ADC 230輸出的數(shù)字信號304，以實現(xiàn)均衡和最大似然解碼。解碼器250對已被PRML 電路240均衡化和最大似然解碼的數(shù)字信號304進行解調(diào)，然后將解調(diào)信號輸出至后續(xù)處理電路。相位調(diào)整電路260調(diào)整采樣時鐘信號306的相位，使其與輸入到ADC 230的模擬信號303的輸入相位匹配。相位調(diào)整電路260可具有簡單構(gòu)造，包括例如緩沖器之類的延遲元件。需要為待使用的延遲元件預(yù)設(shè)一延時，該延時根據(jù)例如下列因素確定激光束301 和返回光束302的光程長度；光接收IC 130、AMP 210和LPF 220所需的處理時間；以及模擬信號303的傳輸路徑長度?；蛘?，相位調(diào)整電路260調(diào)整采樣時鐘信號306的相位，從而使從ADC 230輸出的數(shù)字信號304的值適當(dāng)(或者更具體地講，使得模擬信號303大致在其最大值處被采樣，從而實現(xiàn)較高信噪比(SNR))。APC電路270控制LDD 120，以穩(wěn)定LD 110的輸出。下文將參照圖2和3描述信號轉(zhuǎn)換電路20的示例性操作。應(yīng)當(dāng)指出，由于光拾取電路10的操作與一般光學(xué)裝置中所包括的對應(yīng)電路的操作類似，因此不再對其進行描述。當(dāng)采樣頻率fS和待疊加的高頻信號的頻率fHF被設(shè)為相同值時，如圖2所示，頻帶受LPF 220限制的模擬信號303(衰減頻帶W)包含殘余疊加高頻分量401。然而，在這種情況下，在再現(xiàn)信號頻帶bl內(nèi)不會產(chǎn)生可歸因于殘余疊加高頻分量的折疊噪聲。因此，ADC 230能夠在不受任何折疊噪聲影響的情況下對模擬信號303進行采樣， 從而使數(shù)字信號304的質(zhì)量能夠比使用一般光盤裝置時大大提高。如圖3所示，當(dāng)采樣頻率fS和待疊加高頻信號的頻率fHF被設(shè)為高于衰減頻帶1^2 的頻率的上限(即，設(shè)為LPF 220的截止頻帶b3內(nèi)的任選頻率)時，再現(xiàn)信號頻帶bl和衰減頻帶1^2不含殘余疊加高頻分量401。因此，可以進一步提高數(shù)字信號304的質(zhì)量。本發(fā)明不限于上述實施例，而是在本發(fā)明所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對其進行各種更改。例如，本發(fā)明不僅可用于光盤裝置，而且可用于使已用高頻疊加方法而振蕩的輸出激光束再次輸入(例如，讓光束循環(huán)返回)的各種系統(tǒng)。另外，即使在使用以多種模式而振蕩的自振蕩激光源的情況下，通過將激光源的振蕩頻率和采樣頻率設(shè)為相同值，也可以取得與上述相同的效果。
權(quán)利要求
1.一種信號轉(zhuǎn)換電路，包括轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部對模擬信號進行采樣，并將所述模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，其中，所述模擬信號表示從激光源被發(fā)出之后從光盤被反射的激光束的強度，所述激光源由與高頻信號疊加的電流來驅(qū)動，其中，用于對所述模擬信號進行采樣的時鐘信號的頻率與所述高頻信號的頻率基本相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號轉(zhuǎn)換電路，還包括頻帶限制部，所述頻帶限制部設(shè)置在所述轉(zhuǎn)換部之前的級內(nèi)，并且使得所述模擬信號的不超過預(yù)定頻率的分量通過，其中，所述時鐘信號的頻率高于所述預(yù)定頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號轉(zhuǎn)換電路，其中，所述時鐘信號由振蕩所述高頻信號的振蕩器提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號轉(zhuǎn)換電路，還包括調(diào)整部，所述調(diào)整部調(diào)整所述時鐘信號的相位，以使所述時鐘信號的所述相位與輸入到所述轉(zhuǎn)換部的所述模擬信號的輸入相位匹配。
5.一種采樣方法，其中，以與高頻信號的頻率基本相同的頻率來對模擬信號進行采樣， 所述模擬信號表示從激光源被發(fā)出之后被返回的激光束的強度，所述激光源由與所述高頻信號疊加的電流來驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采樣方法，其中，在進行所述采樣之前，從所述模擬信號中提取出頻帶分量，所述頻帶分量的頻率低于與所述高頻信號的頻率基本上相同的頻率。
全文摘要
公開了一種信號轉(zhuǎn)換電路及其采樣方法。提供了一種數(shù)字光盤裝置，其中在不使所述數(shù)字光盤裝置的開發(fā)成本和功耗增加的情況下，提高了數(shù)字信號的質(zhì)量。信號轉(zhuǎn)換電路內(nèi)包括的ADC使用時鐘信號對模擬信號采樣，并將采樣的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，其中，所述模擬信號表示從激光源被發(fā)出之后從光盤被反射的激光束的強度，所述激光源由與高頻信號疊加的電流來驅(qū)動，并且所述時鐘信號的頻率與所述高頻信號的頻率基本上相同。設(shè)置在ADC之前的級中的LPF使得所述模擬信號的不超過預(yù)定頻率的分量通過，其中，所述時鐘信號的頻率被設(shè)為高于所述預(yù)定頻率。
文檔編號G11B20/10GK102243881SQ201110085190
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者石渡宏昌 申請人:瑞薩電子株式會社