專利名稱：紅光高清光盤的時鐘信號提取電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，尤其是一種紅光高清光盤(以下簡稱為NVD)的時鐘信 號提取電路。
背景技術(shù)：
隨著高清電視時代的到來，光盤播放機(jī)也將隨之更新?lián)Q代，高清碟機(jī)將由于高 清電視時代的到來而有巨大的市場需求。據(jù)預(yù)測，到2010年高清視盤機(jī)和光驅(qū)的年 國際市場需求總量將超過5000萬臺，高清產(chǎn)品市場需求總和將達(dá)到208億美金，國 內(nèi)高清視盤機(jī)銷售量將超過2000萬臺，市場規(guī)模將達(dá)到200億人民幣，市場年增長 率將超過40%。基于市場的大量需求，國內(nèi)外開展了大量對光盤碟機(jī)的研發(fā)工作 在國外開展了基于藍(lán)光技術(shù)的高解析數(shù)字視盤系統(tǒng)HD-DVD和藍(lán)光光盤BD技術(shù)的 研究開發(fā)，在國內(nèi)開展了強(qiáng)化高密度數(shù)字視盤系統(tǒng)EVD技術(shù)的研究開發(fā)。但是強(qiáng) 化高密度數(shù)字視盤系統(tǒng)EVD級別的高清碟機(jī)(包括高清晰數(shù)字視盤系統(tǒng)HVD等) 推出較早，它只能選擇數(shù)字音頻壓縮技術(shù)MPEG2的壓縮編碼，物理格式方面與數(shù) 碼多功能光碟DVD相同。這帶來兩個問題1、在1920*1080的分辨率和22Mbps 的碼流下，數(shù)字音頻壓縮技術(shù)MPEG2壓縮編碼需要的容量為25GB，如果嚴(yán)格按照 藍(lán)光光盤BD質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，那么需要至少5層以上的DVD容量；2、數(shù)碼多功能光碟 DVD的物理格式的權(quán)利金是沒有辦法避免的。而國外自從2004年以來就以索尼公 司為首進(jìn)行了藍(lán)光光盤BD光盤標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)研究，以東芝公司為首進(jìn)行了高解析數(shù) 字視盤系統(tǒng)HD-DVD光盤標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)研究。這兩種光盤技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是基于藍(lán)光技術(shù)、 能播放多于130分鐘高清晰視頻節(jié)目的高密度光盤。但是藍(lán)光光盤格式不適合我國 的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這是因為1、 與DVD光盤產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線相似，它的專利全部受控于國外，我國的光盤產(chǎn) 業(yè)受制于國外光盤產(chǎn)業(yè)。2、 這兩種基于藍(lán)光技術(shù)光盤標(biāo)準(zhǔn)的播放碟機(jī)成本太高。據(jù)市場估計， 一臺藍(lán)光 播放機(jī)的價格為800-1000美元。3、 這種發(fā)展路線也不利于我國現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的提升。目前我國現(xiàn)有的光盤生產(chǎn)線都是基于紅光技術(shù)而非藍(lán)光技術(shù)，而且目前剛剛發(fā)展起來的DVD光學(xué)頭生產(chǎn)技術(shù) 也是基于紅光技術(shù)的。由于上述現(xiàn)有多種問題的存在，2004年11月武漢光博會干福熹院士提出了改 變物理格式，提高容量的建議。經(jīng)過上海光盤國家中心、上海光機(jī)所、武漢光電國 家實驗室、武漢中國光谷高科集團(tuán)的論證，確定開發(fā)擁有自主產(chǎn)權(quán)的新一代紅光高 清光盤(NVD)。該項目實施將建立起我國高清視盤機(jī)的自主知識產(chǎn)權(quán)體系，避免重 蹈之前光盤技術(shù)在知識產(chǎn)權(quán)問題上的覆轍，實現(xiàn)我國視盤機(jī)產(chǎn)業(yè)從"中國制造"向" 中國創(chuàng)造"的歷史性跨越，最大限度的利用我國現(xiàn)有的技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，實現(xiàn)低成 本的制造轉(zhuǎn)型，從現(xiàn)有的DVD無縫過渡到高清技術(shù)時代。NVD是一種具有創(chuàng)新性的高密度存儲物理格式、文件記錄格式和編解碼技術(shù)的 高清光盤的系列技術(shù)規(guī)范。采用紅光光源，實現(xiàn)光盤存儲容量不低于12GB，滿足 1920*1080高清節(jié)目播放時間大于2小時，具有加密防盜和版權(quán)保護(hù)技術(shù)，整體成 本低。物理格式上采用與以往紅光光盤不同的調(diào)制碼，提高編碼效率。同時采用與 以往紅光光盤不同的糾錯編碼，提高編碼效率。為了對NVD的研究更加深入全面，對它脈寬特性的研究是一個很重要的方面。 衡量NVD的脈寬特性的參數(shù)就是它的抖晃值，該值是寫時鐘與從盤片上讀出的數(shù)據(jù) 信號的相位的比較結(jié)果，反映了刻錄點長度和刻錄時間的精準(zhǔn)性。也就是說寫時鐘 的提取成了 NVD脈寬特性研究的關(guān)鍵部分。NVD信號編碼與傳統(tǒng)紅光光盤的信號 編碼方式——游程受限長度編碼RLL (2， 10)不同，NVD信號采用的是游程受限 長度RLL (1， 7)編碼或RLL (2， 7)編碼。編碼方式的不同造成了 NVD信號寫 時鐘的提取與傳統(tǒng)紅光光盤也存在著差異。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于對紅光高清光盤的信號處理，嘗試提供一種時鐘信號提取電 路，使其能應(yīng)用于新一代紅光高清光盤信號處理。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種紅光高清光盤的時鐘信號提取電路，包括鑒頻器，該鑒頻器的增加輸出端 和減小輸出端與電荷泵的輸入端相連，該電荷泵的輸出經(jīng)濾波器接壓控振蕩器的輸 入端，該壓控振蕩器的輸出端分別與二分頻電路的輸入端和鑒相器的一個輸入端相連，該鑒相器的另一輸入端接NVD光盤信號，該鑒相器的輸出端輸出恢復(fù)的光盤信號，所述的二分頻電路的輸出端輸出時鐘信號，該時鐘信號還與NVD光盤信號同時 輸入所述的鑒頻器，其特點是所述的鑒頻器的結(jié)構(gòu)是第一寄存器的輸出端與第二寄 存器的輸入端相連，第二寄存器的輸出端接第三寄存器的輸入端，所述的第一寄存 器和第二寄存器的各一個輸出端接第一比較器，第一比較器的輸出端與第二寄存器 的控制端相連，第一脈寬計數(shù)器的輸出端接第一寄存器的輸入端， 一個幀脈沖發(fā)生 器的輸出端接第三寄存器的控制端，第三寄存器的輸出端接一增減脈沖發(fā)生器的輸 入端，NVD光盤信號接幀脈沖發(fā)生器輸入端，該增減脈沖發(fā)生器的輸出端即所述的 鑒頻器的輸出端。所述的幀脈沖發(fā)生器由依次連接的低通濾波器、第二脈寬計數(shù)器和第二比較器 組成。所述的增減脈沖發(fā)生器由減法器、減法計數(shù)器、晶振和多路開關(guān)構(gòu)成，該減法 器的輸出端分別接減法計數(shù)器和多路開關(guān)的控制端，該減法計數(shù)器的另一輸入端接 晶振，該減法計數(shù)器的輸出端接多路開關(guān)輸入端。所述的二分頻電路是一個D觸發(fā)器，其連接關(guān)系是D端與5端相接，CLK端 接壓控振蕩器的輸出端，而Q端為輸出端，輸出恢復(fù)的光盤信號。所述的鑒相器是一個D觸發(fā)器或J-K觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的連接關(guān)系是D 端接NVD光盤信號，CIK端接壓控振蕩器的輸出的時鐘倍頻信號，而Q端輸出恢復(fù)的光盤信號。本發(fā)明紅光高清光盤的時鐘信號提取電路，通過鑒頻部分實現(xiàn)時鐘提取，通過 鑒相實現(xiàn)信號提取，即對時鐘信號的相位進(jìn)行修正?；謴?fù)的光盤信號相對于從光盤 中讀取的信號，抖晃較小，質(zhì)量較好。本發(fā)明的時鐘信號恢復(fù)電路簡單易行。


圖1為本發(fā)明時鐘信號提取電路結(jié)構(gòu)圖，圖2為鑒頻器示意圖，圖3為幀脈沖發(fā)生器的示意圖，圖4為增減脈沖發(fā)生器示意圖，圖5為鑒相原理示意圖；圖6為二分頻原理示意圖。其中l(wèi)一鑒頻器，2—電荷泵，3 —環(huán)路濾波器，4一壓控振蕩器，5 —鑒相器，6—二分頻電路，7—第一計數(shù)器，8 —第一寄存器，9一第二寄存器，IO—第三寄存 器，ll一第一脈寬計數(shù)器，12 —幀脈沖發(fā)生器，13 —增減脈沖發(fā)生器，14_低通濾 波器，15 —第二脈寬計數(shù)器，16 —第二比較器，17 —減法器，18 —多路開關(guān)，19一 減法計數(shù)器，20—晶振。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一歩的說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。 先請參閱圖l，圖1為本發(fā)明時鐘信號提取電路結(jié)構(gòu)圖，由圖可見，本發(fā)明紅光 高清光盤的時鐘信號提取電路，包括鑒頻器1，該鑒頻器1的增加輸出端和減小輸 出端與電荷泵2的輸入端相連，該電荷泵2的輸出經(jīng)濾波器3接壓控振蕩器4的輸 入端，該壓控振蕩器4的輸出端分別與二分頻電路6的輸入端和鑒相器5的一個輸 入端相連，該鑒相器5的另一輸入端接NVD光盤信號，該鑒相器5的輸出端輸出恢 復(fù)的光盤信號，所述的二分頻電路6的輸出端輸出時鐘信號，該時鐘信號還與NVD 光盤信號同時輸入所述的鑒頻器1，其特點是所述的鑒頻器1的結(jié)構(gòu)如圖2所示， 第一寄存器8的輸出端與第二寄存器9的輸入端相連，第二寄存器9的輸出端接第 三寄存器10的輸入端，所述的第一寄存器8和第二寄存器9的各一個輸出端接第一 比較器7，第一比較器7的輸出端與第二寄存器9的控制端相連，第一脈寬計數(shù)器 11的輸出端接第一寄存器8的輸入端， 一個幀脈沖發(fā)生器12的輸出端接第三寄存 器10的控制端，第三寄存器10輸出端接一增減脈沖發(fā)生器13的輸入端，NVD光 盤信號接幀脈沖發(fā)生器12輸入端，該增減脈沖發(fā)生器13的輸出端即所述的鑒頻器 1的輸出端。所述的幀脈沖發(fā)生器12由依次連接的低通濾波器14、第二脈寬計數(shù)器15和第 二比較器16組成。所述的增減脈沖發(fā)生器13由減法器17、減法計數(shù)器19、晶振20和多路開關(guān)18 構(gòu)成，該減法器17的輸出端分別接減法計數(shù)器19和多路開關(guān)18的控制端，該減法 計數(shù)器19的另一輸入端接晶振20，該減法計數(shù)器19的輸出端接多路開關(guān)18輸入i山順。本發(fā)明紅光高清光盤的時鐘信號提取電路是一帶反饋的回路，提取出來的時鐘 信號即為反饋信號。紅光高清光盤NVD信號與提取出的時鐘信號通過鑒頻器1生成 增加和減小脈沖信號，驅(qū)動電荷泵電路2形成電流脈沖，此電流通過環(huán)路濾波器3生成驅(qū)動壓控振蕩器4的電壓信號，該壓控振蕩器4在電壓信號的控制下生成頻率 受控的方波信號，此信號即為時鐘倍頻信號，該時鐘倍頻信號經(jīng)過二分頻電路6就 得到我們所需要提取的時鐘信號。由于NVD光盤信號是游程受限長度編碼RLL (1， 7)或RLL (2， 7)編碼， 設(shè)它的時鐘周期為T，那么它的信號最長脈寬為8T，最短脈寬為2T (RLL (1， 7) 編碼)或3T (RLL (2， 7)編碼)，并且在每一幀中必定有一個8T信號。通過第一 脈寬計數(shù)器ll、第一寄存器8、第二寄存器9、第三寄存器10檢測每一幀內(nèi)最長脈 沖，并把它存儲在第三寄存器10中作為8T信號。通過增減脈沖發(fā)生器13比較此信號的時長t與提取出的時鐘信號周期r'的關(guān)系如果卜8r'值比0大，說明提取的時鐘頻率太大，該增減脈沖發(fā)生器13輸出"減小"脈沖信號來驅(qū)動電荷泵2減小輸 出電流；如果該差值大于0，增減脈沖發(fā)生器13將輸出"增大"脈沖信號來驅(qū)動電 荷泵2增大輸出電流；如果該差值恰好等于O，增減脈沖發(fā)生器13將沒有脈沖信號 輸出，電荷泵2輸出額定電流不再變化。所述的鑒頻器1的結(jié)構(gòu)如圖2所示，第一寄存器8的輸出端與第二寄存器9的 輸入端相連，第二寄存器9的輸出端接第三寄存器10的輸入端，所述的第一寄存器 8和第二寄存器9的各一個輸出端接第一比較器7，第一比較器7的輸出端與第二寄 存器9的控制端相連，第一脈寬計數(shù)器ll的輸出端接第一寄存器8的輸入端， 一個 幀脈沖發(fā)生器12的輸出端接第三寄存器10的控制端，第三寄存器10輸出端接一增 減脈沖發(fā)生器13的輸入端，NVD光盤信號接幀脈沖發(fā)生器12輸入端，該增減脈沖 發(fā)生器13的輸出端即所述的鑒頻器1的輸出端。第一寄存器8,第二寄存器9,第三寄存器10均賦初值為0。第一脈寬計數(shù)器11 計量輸入的NVD光盤信號每個脈沖的寬度，并存入第一寄存器8;在每個脈沖下降 沿處通過第一比較器7比較第一寄存器8和第二寄存器9的值，如果第一寄存器8 的值大于第二寄存器9的值，則更新第二寄存器9的值為第一寄存器8的值，反之 第二寄存器9的值不變；所述的幀脈沖發(fā)生器12如圖3所示，由依次連接的低通濾波器14、第二脈寬 計數(shù)器15和第二比較器16組成。在NVD光盤信號每一幀信號的開始都有一個幀同 歩信號，此信號最短脈沖小于2T，通過低通濾波器14 (截止頻率介于光盤時鐘信號 頻率一倍到兩倍之間)得到脈寬大于8T幀同歩信號，通過這個特性可以得到幀脈沖 信號。將NVD信號通過低通濾波器14，然后通過第二脈寬計數(shù)器15測量濾波后信號的脈沖寬度，如果某一信號脈沖寬度大于8T，說明此信號是幀同歩信號，此時第 二比較器16輸出幀脈沖信號1，反之第二比較器16則輸出0。NVD光盤信號通過幀脈沖發(fā)生器12產(chǎn)生的信號控制更新第三寄存器10的值為 第二寄存器9的值當(dāng)幀脈沖發(fā)生器12輸出信號為零時，說明這不是一幀的開始， 第三寄存器10的值保持不變不更新；反之，說明這是一幀的丌始，第三寄存器10 的值將更新為第二寄存器9中的值并作為這一幀當(dāng)中最長脈沖的時長。增減脈沖發(fā)生器13根據(jù)第三寄存器(10)的值來輸出"增加"和"減小"信號。 增減脈沖發(fā)生器13如圖4所示，所述的增減脈沖發(fā)生器13由減法器17、減法 計數(shù)器19、晶振20和多路開關(guān)18構(gòu)成，該減法器17的輸出端分別接減法計數(shù)器 19和多路開關(guān)18的控制端，該減法計數(shù)器19的另一輸入端接晶振20，該減法計數(shù) 器19的輸出端接多路開關(guān)18輸入端。所述的增減脈沖發(fā)生器13從根本上來說是一 個脈寬調(diào)制發(fā)生器，它根據(jù)輸入數(shù)值的大小來調(diào)制輸出脈沖的寬度。其工作過程是 減法器17將第三寄存器10中的值t與8r相減，得到的結(jié)果取絕對值作為減法計數(shù)器19的初值。晶振20的輸出信號作為減法計數(shù)器19的時鐘信號晶振20每輸出 一個脈沖，減法計數(shù)器19就減一。減法計數(shù)器19的值二值化后輸出作為多路開關(guān) 18的輸入信號二值化，即當(dāng)減法計數(shù)器19的值大于零時，減法計數(shù)器19輸出1， 反之減法計數(shù)器19輸出0。同時減法器17輸出結(jié)果的符號位作為多路丌關(guān)18的控 制信號。如果減法器17得到負(fù)值(符號位為1)，說明需要增大振蕩頻率，則控制 該多路丌關(guān)18 "增大"信號輸出端輸出減法計數(shù)器19 二值化信號作為脈寬調(diào)制信 號，"減小"信號輸出端輸出0;反之"減小"信號輸出端輸出減法計數(shù)器19 二值 化信號作為脈寬調(diào)制信號，"增大"信號輸出端輸出0。傳統(tǒng)的鑒相器有Hogge和Alexander提出的用于非歸零信號(NRZ信號)的鑒 相器。理論上來說，鑒相的過程也就是信號的恢復(fù)過程。本發(fā)明利用D觸發(fā)器的特 性，可以簡化鑒相器，如圖5所示。所述的鑒相器5是一個D觸發(fā)器或J-K觸發(fā)器， 該D觸發(fā)器的連接關(guān)系是D端接NVD光盤信號，CIK端接壓控振蕩器4的輸出 的時鐘倍頻信號，而Q端輸出恢復(fù)的光盤信號。將壓控振蕩器4的輸出時鐘倍頻信號在二分頻之前作為D觸發(fā)器的時鐘輸入端， 即把NVD時鐘倍頻信號作為D觸發(fā)器時鐘輸入，NVD信號作為D觸發(fā)器D端輸 入，事實上，由于NVD信號脈寬始終為NVD時鐘倍頻信號脈寬的2N倍(N為正 整數(shù))，NVD信號的每個脈沖都可以通過D觸發(fā)器的取樣得到，只是與原信號存在固定的相位差值，這樣我們就可以在Q端得到恢復(fù)的NVD光盤信號，該恢復(fù)的光 盤信號相對于從光盤中讀取的信號，抖晃較小，是質(zhì)量高于讀出信號的光盤信號， 完成鑒相器5的功能。圖6是本發(fā)明采用的經(jīng)典的二分頻電路，即把D觸發(fā)器的D端與^端相接，CLK 端接壓控振蕩器4的輸出端，則Q端輸出的頻率為時鐘CLK端頻率的一半。經(jīng)實驗和分析表明，本發(fā)明紅光高清光盤的時鐘信號提取電路獲得的該恢復(fù)的 光盤信號相對于從光盤中讀取的信號，抖晃較小，質(zhì)量較好。本發(fā)明的時鐘信號恢 復(fù)電路簡單易行。
權(quán)利要求
1、一種紅光高清光盤的時鐘信號提取電路，包括鑒頻器(1)，該鑒頻器(1)的輸出端與電荷泵(2)的輸入端相連，該電荷泵(2)的輸出經(jīng)濾波器(3)接壓控振蕩器(4)的輸入端，該壓控振蕩器(4)的輸出端分別與二分頻電路(6)的輸入端和鑒相器(5)的一個輸入端相連，該鑒相器(5)的另一輸入端接NVD光盤信號，該鑒相器(5)的輸出端輸出恢復(fù)的光盤信號，所述的二分頻電路(6)的輸出端輸出時鐘信號，該時鐘信號還與NVD光盤信號同時輸入所述的鑒頻器(1)，其特征在于所述的鑒頻器(1)的結(jié)構(gòu)是第一寄存器(8)的輸出端與第二寄存器(9)的輸入端相連，第二寄存器(9)的輸出端接第三寄存器(10)的輸入端，所述的第一寄存器(8)和第二寄存器(9)的各一個輸出端接第一比較器(7)，第一比較器(7)的輸出端與第二寄存器(9)的控制端相連，第一脈寬計數(shù)器(11)的輸出端接第一寄存器(8)的輸入端，幀脈沖發(fā)生器(12)的輸出端接第三寄存器(10)的控制端，第三寄存器(10)輸出端接一增減脈沖發(fā)生器(13)的輸入端，NVD光盤信號接幀脈沖發(fā)生器(12)輸入端，該增減脈沖發(fā)生器(13)的輸出端即所述的鑒頻器(1)的輸出端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅光高清光盤的時鐘信號提取電路，其特征在于所述 的幀脈沖發(fā)生器(12)由依次連接的低通濾波器(14)、第二脈寬計數(shù)器(15)和第 二比較器(16)組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅光高清光盤的時鐘信號提取電路，其特征在于所述 的增減脈沖發(fā)生器(13)由減法器(17)、減法計數(shù)器(19)、晶振(20)和多路開 關(guān)(18)構(gòu)成，該減法器(17)的輸出端分別接減法計數(shù)器(19)和多路開關(guān)(18) 的控制端，該減法計數(shù)器(19)的另一輸入端接晶振(20)，該減法計數(shù)器(19)的 輸出端接多路開關(guān)(18)輸入端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅光高清光盤的時鐘信號提取電路，其特征在于所述 的二分頻電路(6)是一個D觸發(fā)器，其連接關(guān)系是其D端與^端相接，CLK端 接壓控振蕩器(4)的輸出端，而Q端為輸出端，輸出時鐘信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅光高清光盤的時鐘信號提取電路，其特征在于所 述的鑒相器(5)是一個D觸發(fā)器或J-K觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的連接關(guān)系是D端 接NVD光盤信號，CIK端接壓控振蕩器(4)輸出的時鐘倍頻信號，而Q端輸出 恢復(fù)的光盤信號。
全文摘要
一種紅光高清光盤的時鐘信號提取電路，它包括鑒頻和鑒相雙環(huán)路，其中鑒頻環(huán)路由鑒頻器、電荷泵、低通濾波器、壓控振蕩器和二分頻電路構(gòu)成，其特點在于所述的鑒頻器的結(jié)構(gòu)是第一寄存器的輸出端與第二寄存器的輸入端相連，第二寄存器的輸出端接第三寄存器的輸入端，所述的第一寄存器和第二寄存器的各一個輸出端接第一比較器，第一比較器的輸出端與第二寄存器的控制端相連，第一脈寬計數(shù)器的輸出端接第一寄存器的輸入端，幀脈沖發(fā)生器的輸出端接第三寄存器的控制端，第三寄存器輸出端接一增減脈沖發(fā)生器的輸入端，NVD光盤信號接幀脈沖發(fā)生器輸入端，該增減脈沖發(fā)生器的輸出端即所述的鑒頻器的輸出端。本發(fā)明恢復(fù)的光盤信號抖晃較小，質(zhì)量較好。
文檔編號G11B7/00GK101217042SQ20081003280
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者嚴(yán)小飛, 施宏仁, 昊 阮 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所