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JP3596827B2 - ディジタルpll回路 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、記録情報再生装置におけるPLL(フェーズロックドループ)回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、かかるPLL回路を備えた記録情報再生装置の構成を示す図である。
図1において、ピックアップ1は、スピンドルモータ2にて回転駆動せしめられる記録ディスク3に記録されている記録情報を読み取り、これに応じた読取信号をヘッドアンプ4に供給する。尚、記録ディスク3にはかかる記録情報として、情報信号と共に、同期信号が読み取り周期N毎に記録されているものとする。ヘッドアンプ4は、供給された読取信号を所望に増幅した増幅読取信号をA/D変換器5に供給する。A/D変換器5は、PLL回路10から供給されてくる再生クロック信号のタイミングに応じて上記増幅読取信号をサンプリングして、この増幅読取信号の信号レベルに対応した例えば8ビットからなるディジタルのサンプル値に変換する。A/D変換器5は、かかるサンプル値をPLL回路10及びビタビ復号器20の各々に供給する。ビタビ復号器20は、A/D変換器5から供給されてくるサンプル値qを連続した時系列として捉え、かかるサンプル値系列に対して最も存在確率の高い復号データ系列を求めてこれを再生データ信号として出力する。
【0003】
PLL回路10における位相誤差検出回路6は、上記A/D変換器5から順次供給されてくるサンプル値の中から同期信号に対応したサンプル値を抽出し、この抽出したサンプル値に基づいて上記読取信号に生じている位相誤差を検出する。位相誤差検出回路6は、この検出した位相誤差に対応した例えば8ビットからなるディジタルの位相誤差信号PEをPWM(パルス幅変調)回路7に供給する。
【0004】
PWM回路7は、基本パルス周期毎に、かかる位相誤差信号PEに対応したパルス幅を有するパルス幅変調信号を発生してこれをループフィルタ8に供給する。尚、かかるPWM回路7としては、例えば、特願昭63−99858号に開示されたダウンコンバータ用PLL回路に適用されているPWM回路が知られている。
【0005】
図2は、かかる特願昭63−99858号に開示されているPWM回路の構成を示す図である。
図2において、カウンタ13は、クロック発生回路12が発生するクロック信号のクロックパルス数をカウントしてこのカウント値を大小比較回路11に供給する。この際、かかるカウンタ13は、そのカウンタ値が所定の最大値に達した場合にはかかるカウント値を0にリセットして再びカウント動作を繰り返す。このカウント動作の繰り返し周期がPWM変調信号の周期となる。大小比較回路11は、かかるカウント値と、位相誤差信号との大小比較を行い、かかるカウント値よりも位相誤差信号の方が大なる場合には、一定レベルからなる高レベル信号を発生してこれをパルス幅変調信号として出力する一方、かかるカウント値よりも位相誤差信号の方が小なる場合には、上記の高レベル信号よりも低レベルの低レベル信号を発生してこれを上記パルス幅変調信号として出力する。
【0006】
図3は、かかる図2に示されるが如き構成を採用した場合におけるPWM回路7の動作を示す図である。
図3において、位相誤差検出回路6は、A/D変換器5から順次供給されてくる読取信号に対応したサンプル値の内、同期信号に対応したサンプル値を抽出し、この抽出サンプル値に基づいて求めた位相誤差信号PE〜PEを順次PWM回路7に供給して行く。この際、上記同期信号は、読み取り周期N毎に得られるので、これら位相誤差信号PE〜PEの各々もかかる周期N毎に生成される。又、PWM回路7におけるカウンタ13は、そのカウント値が0の状態から最大となるまでの時間が上記周期Nと同一となるように設定されている。よって、かかるカウント値の変化推移は、図3に示されるが如き周期Nの鋸歯状となる。ここで、上記位相誤差信号PE〜PE各々の値が、かかるカウント値に対して図3の破線にて示されるレベル値であるとする。大小比較回路11は、位相誤差信号PE〜PE各々の値がかかるカウント値よりも大なる区間P、区間P、及び区間Pに限り高レベルとなるパルス幅変調信号を発生する。すなわち、パルス幅変調信号においては、位相誤差信号の値が大なるほど、その周期N内における高レベル区間の割合が増加し、小なるほど周期N内における低レベル区間の割合が増加するのである。よって、かかる高レベル区間の割合が増加するにつれ、パルス幅変調信号の平均電圧レベルが増加することになるのである。
【0007】
ループフィルタ8は、かかるパルス幅変調信号に対する位相補償を行って、この際得られた信号をVCO(電圧制御発振器)9に供給する。VCO9は、かかるループフィルタ8にて位相補償されたパルス幅変調信号の平均電圧レベルに対応した発振周波数を有するクロック信号を発生し、これを上記再生クロック信号としてA/D変換器5に供給する。
【0008】
以上の如く、かかるPLL回路10においては、PWM回路7を用いることにより、位相誤差信号をこの位相誤差信号の値に対応したパルス幅を有するパルス幅変調信号に変換し、このパルス幅変調信号によって位相誤差信号に対応した平均電圧レベルを得る構成としている。かかるPWM回路7を用いるようにした構成によれば、D/A変換器を用いて上記位相誤差信号をアナログの電圧レベルに変換する構成に比して、消費電力及び実装面積を低下させることが出来るのである。
【0009】
しかしながら、PWM回路は、上記図3においても示されているように、基本パルス周期Nなる周期幅のパルス幅変調信号にて、1つの位相誤差信号の値を表現するものであるため、この1つの位相誤差信号に対応したパルス幅変調信号を出力するには上記基本パルス周期Nなる時間が必要となる。従って、位相誤差信号の変化周期が、この基本パルス周期Nよりも短くなってしまうと、1の位相誤差信号に対応したパルス幅変調信号を出力している間に次々と位相誤差信号が供給されることになり、これら位相誤差信号各々に応答したパルス幅変調信号を出力することが出来なくなるのである。
【0010】
よって、位相誤差信号の変化周期が一定ではなく、かつ、この変化周期がPWM回路が固有に有する基本パルス周期Nよりも短くなってしまうような位相誤差検出回路を用いた場合には、PWM回路を採用することによる低消費電力及び低実装面積化を計ることが出来ないという問題が発生した。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであり、位相誤差信号の変化周期が一定周期とはならない場合においても、PWM回路によるパルス幅変調を利用した電圧レベル変換を可能として、低消費電力及び低実装密度化を実現したディジタルPLL回路を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明によるディジタルPLL回路は、記録媒体から読取られた読取信号を再生クロック信号に応じたタイミングにてサンプリングして順次サンプル値を得るA/D変換器と、前記サンプル値に基づいて再生データを得る復号手段とを備えた記録情報再生装置におけるディジタルPLL回路であって、前記サンプル値に基づいて前記読取信号に生じている位相誤差を検出して位相誤差信号を得る位相誤差検出手段と、前記位相誤差信号の平均値に対応した平均位相誤差信号を求める位相誤差平均手段と、前記再生クロック信号を分周することにより基本パルス周期を有する分周クロック信号を生成する分周手段と、前記平均位相誤差信号を前記分周クロック信号に応じてサンプリングしてこれをサンプルド平均位相誤差信号として出力するサンプルホールド手段と、前記分周クロック信号に応じて前記基本パルス周期内に前記サンプルド平均位相誤差信号に対応したパルス幅のパルスを含むパルス幅変調信号を発生するPWM回路と、前記パルス幅変調信号に位相補償処理を施すループフィルタと、前記ループフィルタによって位相補償された前記パルス幅変調信号の平均電圧レベルに対応した周波数のクロック信号を発生してこれを前記再生クロック信号とするクロック発生手段とから構成される。
【0013】
【作用】
記録媒体から読取られた読取信号を再生クロック信号に応じたサンプリングタイミングにてA/D変換してこの際得られたサンプル値に基づいてかかる読取信号に生じている位相誤差を検出する。次に、この検出した位相誤差に対応した位相誤差信号の平均値を求め、かかる平均値に対応した平均位相誤差信号を、上記再生クロック信号を分周した分周クロックタイミングにてサンプルホールドする。次に、このサンプルホールドされた平均位相誤差信号を上記分周クロックタイミング毎にPWM変調して、得られたPWM変調信号の平均電圧レベルに対応した発振周波数を有するクロック信号を上記再生クロック信号として発生する。
【0014】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
図4は、本発明によるディジタルPLL回路30を備えた記録情報再生装置の構成を示す図である。
図4において、ピックアップ1は、スピンドルモータ2にて回転駆動せしめられる記録ディスク3に記録されている記録情報を読み取り、これに応じた読取信号をヘッドアンプ4に供給する。ヘッドアンプ4は、供給された読取信号を所望に増幅した増幅読取信号をA/D変換器5に供給する。A/D変換器5は、PLL回路30から供給されてくる再生クロック信号VCCKのタイミングに応じて上記増幅読取信号をサンプリングして、この増幅読取信号の信号レベルに対応した例えば8ビットからなるディジタルのサンプル値qに変換する。A/D変換器5は、かかるサンプル値qをPLL回路30及びビタビ復号器20の各々に供給する。ビタビ復号器20は、A/D変換器5から供給されてくるサンプル値qを連続した時系列として捉え、かかるサンプル値系列に対して最も存在確率の高い復号データ系列を求めてこれを再生データ信号として出力する。
【0015】
PLL回路30における位相誤差検出回路31は、上記A/D変換器5から順次供給されてくるサンプル値qの中から、ゼロレベル近傍のサンプル値を抽出し、この抽出したサンプル値に基づいて上記読取信号に生じている位相誤差を検出する。位相誤差検出回路31は、この検出した位相誤差分に対応した例えば8ビットからなるディジタルの位相誤差信号PEをディジタルLPF(ローパスフィルタ)32に供給する。
【0016】
図5は、かかる位相誤差検出回路31による動作の一例を示す図である。
図5において、A/D変換器5は、破線にて示される読取信号に応じてサンプル値q〜q14を順次、位相誤差検出回路31に供給する。位相誤差検出回路31、は、かかる読取信号の各ゼロクロス時点毎に、そのゼロクロス時点に最も近いサンプリングタイミングに存在するサンプル値q、q、q11、及びq13を抽出する。ここで、位相誤差検出回路31は、かかる抽出サンプル値qを位相誤差信号PE、抽出サンプル値qを位相誤差信号PE、抽出サンプル値q11を位相誤差信号PEとして、夫々図5に示されるが如きタイミングにて出力する。この際、読取信号の各ゼロクロス点の間隔は、記録ディスク3に記録されている記録情報のランレングスに対応しているので、位相誤差検出回路31による位相誤差検出出力周期t〜tも図5に示されるが如く一定周期とはならない。
【0017】
ディジタルLPF32は、かかる位相誤差検出回路31から供給されてくる位相誤差信号PEの平均値を求めて得られた平均位相誤差信号LPをサンプルホールド回路34に供給する。
図6は、かかるディジタルLPF32の構成の一例を示す図である。
図6において、1/4係数乗算器321は、上記位相誤差検出回路31から供給された位相誤差信号PEに係数1/4を乗算して得られた乗算結果を加算器322に供給する。加算器322は、かかる乗算結果と、後述する減算器323から供給された値とを加算して得られた加算結果を遅延手段324に供給する。遅延手段324は、かかる加算結果を所定時間だけ遅延したものを平均位相誤差信号LPとして出力する。1/4係数乗算器325は、かかる平均位相誤差信号LPに係数1/4を乗算して得られた乗算結果を減算器323に供給する。減算器323は、上記平均位相誤差信号LPから、この平均位相誤差信号LPを上記1/4係数乗算器325にて1/4係数乗算した値を減算して、得られた減算結果を上記加算器322に供給する。つまり、減算器323及び1/4係数乗算器325なる構成により、平均位相誤差信号LPに3/4乗算した値が上記加算器322に供給されるのである。
【0018】
すなわち、かかる図6に示されるが如き構成のディジタルLPF32においては、このディジタルLPF32によって前回出力された平均位相誤差信号LPの75%分と、今回、位相誤差検出回路31から供給されてきた位相誤差信号PEの25%分とを加算したものを位相誤差信号の平均値として求め、これを平均位相誤差信号LPとしてサンプルホールド回路34に供給するのである。
【0019】
1/n分周回路33は、後述するVCO9が発生する再生クロック信号VCCKを1/n分周して得られた分周クロック信号RSPをサンプルホールド回路34及びPWM(パルス幅変調)回路35の各々に供給する。
サンプルホールド回路34は、かかる分周クロック信号RSPの例えば立ち上がりエッジタイミングにて、上記ディジタルLPF32から供給された平均位相誤差信号LPの値をサンプリングして保持しつつ、これをサンプルド平均位相誤差信号RSとしてPWM回路35に供給する。
【0020】
PWM回路35は、上記分周クロック信号RSPの例えば立ち上がりエッジタイミング毎に、サンプルド平均位相誤差信号RSの値に対応したパルス幅を有するパルス幅変調信号PWMを再生クロック信号VCCKに基づいて発生してこれをループフィルタ8に供給する。すなわち、PWM回路35は、このPWM回路35における基本パルス周期Nを司る分周クロック信号RSPの1周期毎に、上記サンプルド平均位相誤差信号に対応したパルス幅を有するパルス幅変調信号PWMを発生してこれをループフィルタ8に供給するのである。
【0021】
ループフィルタ8は、かかるパルス幅変調信号PWMに対する位相補償を行って、この際得られた信号をVCO9に供給する。VCO9は、かかるループフィルタ8にて位相補償されたパルス幅変調信号PWMの平均電圧レベルに対応した発振周波数を有するクロック信号を発生し、これを上記再生クロック信号VCCKとして上記A/D変換器5、1/n分周回路33及びPWM回路35の各々に供給する。
【0022】
図7は、上記PLL回路30における内部動作の一例を示す図である。
尚、かかる内部動作例においては、ディジタルLPF32における遅延手段324の遅延時間を、上記再生クロック信号VCCKの2クロック分とし、更に、1/n分周回路33におけるクロック分周を1/8としている。
図7において、ディジタルLPF32は、位相誤差検出回路31から順次供給されてくる位相誤差信号PE〜PEに対して、再生クロック信号VCCK2クロック分毎に逐次その平均値を求め、この際得られた平均位相誤差信号LP〜LP10を順次サンプルホールド回路34に供給する。1/n分周回路33は、再生クロック信号VCCKを1/8分周したクロックパルスを分周クロック信号RSPとして出力する。サンプルホールド回路34は、上記平均位相誤差信号LP〜LP10の内から、分周クロック信号RSPの立ち上がりエッジタイミングに存在する平均位相誤差信号LP、LP及びLPを夫々取り込み、これらをサンプルド平均位相誤差信号RSとしてPWM回路35に供給する。PWM回路35は、上記分周クロック信号RSPの立ち上がりエッジタイミング毎に、かかる平均位相誤差信号LP、LP及びLP夫々の値に対応したパルス幅P、P及びPを有するパルス幅変調信号PWMを生成する。
【0023】
かかる構成によれば、図7に示されるが如く、位相誤差信号PE〜PE各々の変化周期が一定ではなく、かつ、かかる変化周期がPWM回路35の基本パルス周期Nよりも小であっても、かかる位相誤差信号PE〜PE各々の値を反映したパルス幅変調信号PWMを生成することが可能となるのである。
【0024】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によるディジタルPLL回路においては、記録媒体から読取られた読取信号を再生クロック信号に応じたサンプリングタイミングにてA/D変換してこの際得られたサンプル値に基づいてかかる読取信号に生じている位相誤差を検出する。次に、この検出した位相誤差に対応した位相誤差信号の平均値を求め、かかる平均値に対応した平均位相誤差信号を、上記再生クロック信号を分周した分周クロックタイミング毎にサンプルホールドする。次に、このサンプルホールドされた平均位相誤差信号を上記分周クロックタイミング毎にPWM変調して、得られたPWM変調信号の平均電圧レベルに対応した発振周波数を有するクロック信号を上記再生クロック信号として発生する。
【0025】
よって、本発明によれば、位相誤差信号の変化周期が一定ではなく、かつ、かかる変化周期がPWM回路の基本パルス周期よりも小であっても、位相誤差信号に対応した電圧レベルを得る手段として、PWM回路を用いることが可能となるので、ディジタルPLL回路の低消費電力及び低実装密度化を実現することが出来て好ましいのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】記録情報再生装置の構成を示す図である。
【図2】PWM回路7の構成の一例を示す図である。
【図3】PWM回路7の動作例を示す図である。
【図4】本発明によるディジタルPLL回路30を備えた記録情報再生装置の構成を示す図である。
【図5】位相誤差検出回路31の動作を示す図である。
【図6】ディジタルLPF32の内部構成の一例を示す図である。
【図7】本発明によるディジタルPLL回路30の内部動作の一例を示す図である。
【主要部分の符号の説明】
8 ループフィルタ
9 VCO
30 ディジタルPLL回路
31 位相誤差検出回路
32 ディジタルLPF
33 1/n分周回路
34 サンプルホールド回路
35 PWM回路

Claims (3)

  1. 記録媒体から読取られた読取信号を再生クロック信号に応じたタイミングにてサンプリングして順次サンプル値を得るA/D変換器と、前記サンプル値に基づいて再生データを得る復号手段とを備えた記録情報再生装置におけるディジタルPLL回路であって、
    前記サンプル値に基づいて前記読取信号に生じている位相誤差を検出して位相誤差信号を得る位相誤差検出手段と、
    前記位相誤差信号の平均値に対応した平均位相誤差信号を求める位相誤差平均手段と、
    前記再生クロック信号を分周することにより基本パルス周期を有する分周クロック信号を生成する分周手段と、
    前記平均位相誤差信号を前記分周クロック信号に応じてサンプリングしてこれをサンプルド平均位相誤差信号として出力するサンプルホールド手段と、
    前記分周クロック信号に応じて前記基本パルス周期内に前記サンプルド平均位相誤差信号に対応したパルス幅のパルスを含むパルス幅変調信号を発生するPWM回路と、
    前記パルス幅変調信号に位相補償処理を施すループフィルタと、
    前記ループフィルタによって位相補償された前記パルス幅変調信号の平均電圧レベルに対応した周波数のクロック信号を発生してこれを前記再生クロック信号とするクロック発生手段とを有することを特徴とするディジタルPLL回路。
  2. 前記位相誤差平均手段は、前記位相誤差信号に第1係数を乗算した値と、前記位相誤差平均手段にて所定時間前に求められた前記平均位相誤差信号に前記第1係数よりも大なる第2係数を乗算した値とを加算することにより前記平均値を求めることを特徴とする請求項1記載のディジタルPLL回路。
  3. 前記位相誤差検出手段は、前記A/D変換器から順次供給されてくるサンプル値の中からゼロレベル近傍のサンプル値を抽出してこの抽出したサンプル値を前記位相誤差信号とすることを特徴とする請求項1記載のディジタルPLL回路。
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