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発明の名称 差動ピーク検出回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−85596
公開日 平成7年(1995)3月31日
出願番号 特願平5−180857
出願日 平成5年(1993)6月25日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 宜喜
発明者 草野 泰三
要約 目的
デジタルノイズが混入してもミスパルスの発生しないピーク信号検出回路を提供すること。

構成
フォトディテクタ1,2で受光した光信号を、ビデオアンプ3a,抵抗Rfで構成した差動電流/電圧変換アンプ3によって一対の電圧信号に変換する。この出力を差動AC結合回路4によって差動AC結合し、コンパレータ6によって差動スライスする。又差動I/V電流/電圧変換アンプの出力を差動微分回路5によって差動微分し、コンパレータ7によって差動スライスする。コンパレータ6,7の出力をアンド回路8によって論理積をとることにより、ピット情報信号を検出している。
特許請求の範囲
【請求項1】 入力信号を一対の差動アナログ信号とする差動変換アンプと、差動アナログ信号を差動AC結合する差動AC結合回路と、前記差動変換アンプより得られる差動アナログ信号を差動微分する差動微分回路と、前記差動AC結合回路より得られる一対の出力の大小に基づいて二値信号を出力する第1のコンパレータと、前記差動微分回路より得られる一対の出力の大小に基づいて二値信号を出力する第2のコンパレータと、前記第1,第2のコンパレータの出力の論理積をとる論理積回路と、を有することを特徴とする差動ピーク検出回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はピーク位置に光ディスク,光磁気ディスク等のメディアの情報を再生する記録再生装置に用いられる差動ピーク検出回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来光ディスク等においては、2−7変調等のマーク間変調方式で記録されたデータを再生する回路として、演算増幅器等で構成されたシングル演算再生回路が用いられている。図5はこのような光ディスクにおけるピット情報を再生するシングル演算再生回路の回路図、図6はその各部の波形を示すタイムチャートである。本図においてフォトディテクタ11,12は光信号を受光するものであり、その電流出力IS1,IS2は演算増幅器や帰還抵抗で構成された電流/電圧変換アンプ(I/V変換アンプ)13により受光信号の和信号として電圧信号Vsに変換される。変換式は次式で示される。
Vs=−Rf(IS1−IS2
電圧信号Vsはメディアのピットに相当する部分にピークを有する信号として図6に示すように検出される。
【0003】I/V変換アンプ13の出力はAGC回路14に入力され、ある時定数で平均信号振幅が一定レベルVppとなるように制御される。AGC回路14の出力はクランプ回路15に入力され、ボトムレベルが一定レベルVCLとなるようにクランプされる。そしてクランプ回路15の出力は閾値VSLを有するコンパレータ16によって弁別される。このためコンパレータ16より図6に示すようにピークの存在を示す概略ピーク位置デジタル信号が得られる。
【0004】又I/V変換アンプ13の出力は微分回路17に入力される。微分回路17は例えば図示のように入力に直列接続されたコンデンサC1,抵抗R1とフィードバック抵抗R2及び演算増幅器21によって構成される。この場合微分回路17のゲイン特性は図7に示すものとなる。本図において周波数f1,f2は次式で示される。
f1=1/(2πR2・C1)
f2=1/(2πR1・C1)
この回路は+20dB/decの傾きを有する周波数f2までが微分帯域として使用できる。微分回路17によって入力信号Vsが微分され、ピーク位置においてゼロクロスする信号が得られる。
【0005】微分回路17より得られる信号は0レベルに閾値を有するコンパレータ18によって弁別され、微分信号のゼロクロス点、即ち原信号のピーク位置にて立下る実ピーク位置デジタル信号が得られる。このとき微分信号は光ディスクにピットがない部分ではほぼ基準電位の信号となるため、コンパレータ18の出力ではノイズ等の影響によって図6に示すように時々チャタリングを起こし図示のようにひげを持った出力が得られている。そこでアンド回路19によってコンパレータ16,18の出力の論理積をとることによってこのようなひげを除去し、原信号のピーク位置においてのみ立下るピット情報信号を得ている。
【0006】尚図5ではフォトディテクタ11,12の和信号によりピット情報を再生する再生回路について説明したが、光磁気ディスクのようにフォトディテクタの差信号により磁気情報を再生する回路例を図8に示す。この場合には図8に示すようにフォトディテクタ11,12の出力を夫々演算増幅器22aの非反転入力端及び反転入力端子に入力し、差信号を演算増幅器22aより得ている。その他の回路構成については図5と同様である。この場合にI/V変換アンプ22の出力は次式で示される。
Vs=Rf・(IS1−IS2
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかるに近年ドライブ装置が高速化・小型化されるに伴いS/N比の向上や実装密度の高密度化が推進されている。しかし実装密度を高めればアナログ/デジタルの混在比が高くなるため、S/N比を劣化させることとなる。例えば微小レベルのアナログ信号の配線パターンの近くをデジタル信号パターンが走ることにより、又は近距離のデジタル信号のスイッチング動作が電源振動を発生させることにより、アナログ信号にデジタル信号ノイズが重畳することとなる。従ってS/N比の向上と実装密度の高密度化は、特質上相反するものといえる。
【0008】そこで図5において実装基板上のa,b,c,dの各点の配線近くにデジタル信号パターンが配線され、夫々の点にスイッチングノイズが重畳された場合について考える。図9はこのようなノイズが重畳された場合の波形図を示している。微分回路17の出力点にdで示すノイズが重畳された場合には、原理的に誤動作とはならない。しかしI/V変換アンプ13,AGC回路14,クランプ回路15に夫々a〜cのノイズが重畳された場合には、図9に示すようにそのレベルがコンパレータ16のスライスレベルVSLを越えるレベルとなれば、図示のようなミスパルスMを発生することとなる。コンパレータ16の前段でAGCがかけられているが、スライスレベルVSLは確実に信号をスライスできるよう振幅変動成分を見積もって充分にマージンをとった上で設定することとなるので、あまり高いレベルには設定できない。従ってノイズ混入によるミスパルスの発生は光ディスクの回路設計や回路実装を検討する上での大きな問題となっている。
【0009】このミスパルスの発生を避けるためにノイズの混入が発生しないようなパターン設計を行うことが考えられるが、ノイズの混入自体は避けられないため、ノイズに対してミスパルスを発生しない構成をとることが重要な課題となりつつある。
【0010】本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、外部からのノイズ混入に対してミスパルスを発生しない回路構成を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は入力信号を一対の差動アナログ信号とする差動変換アンプと、差動アナログ信号を差動AC結合する差動AC結合回路と、差動変換アンプより得られる差動アナログ信号を差動微分する差動微分回路と、差動AC結合回路より得られる一対の出力の大小に基づいて二値信号を出力する第1のコンパレータと、差動微分回路より得られる一対の出力の大小に基づいて二値信号を出力する第2のコンパレータと、第1,第2のコンパレータの出力の論理積をとる論理積回路と、を有することを特徴とするものである。
【0012】
【作用】このような特徴を有する本発明によれば、差動変換アンプによって入力信号に対応した一対の差動アナログ信号が得られる。この信号を差動AC結合回路に通すことによって直流成分を除き、一対の差動アナログ信号を得ている。この一対の信号の大小により第1のコンパレータで二値信号に弁別する。ここでノイズが重畳されたとしても信号成分は逆相でノイズは同相であるため、第1のコンパレータの出力に影響することなく逆相である信号のみを検出することができる。又差動微分回路は差動アナログ信号の差動微分信号を出力し、第2のコンパレータに入力する。第2のコンパレータはその一対の入力の大小に応じて二値信号を出力することにより、同相で加わるノイズの影響をなくすことができる。そして第1,第2のコンパレータの出力の論理積によって正しい信号が出力されることとなる。従って同相除去比が高ければ高いほど信号成分に対してノイズ成分はより除去され、信号のS/N比が高まってミスパルスの発生が防止できることとなる。
【0013】
【実施例】図1は本発明の一実施例によるメディアのピット情報を再生する差動ピーク検出回路の構成を示す回路図である。本図においてフォトディテクタ1,2は光信号を受光するものであり、そのカソード端は共通接続されて電源Vccに、アノード端も共通接続されビデオアンプ3の反転入力端に接続され、抵抗Rfを介して接地される。ビデオアンプ3の非反転入力端子と接地端との間にも抵抗Rfが接続されている。ビデオアンプ3aは2つの抵抗Rfと共に一対の電圧信号Vs,−Vsを受光信号の和信号として変換するものである。その変換式は次式で示される。
Vs=−G/Rf・(IS1+IS2
G:ビデオアンプのゲイン【0014】差動電流/電圧変換アンプ3の出力は、差動AC結合回路4と差動微分回路5に入力される。差動AC結合回路4は例えば図2に示すように、カップリングコンデンサCacと負荷抵抗Racから夫々構成されている。入力差動信号は次に示す時定数Tで、アナログ基準電位(ここではアナロググラウンド)に対してAC結合される。
T=Rac/Cac【0015】一方差動微分回路5は例えば図2に示すような差動回路によって構成される。本図において一対の入力信号はトランジスタQ1,Q2のベースに入力される。トランジスタQ1,Q2のコレクタは夫々抵抗R2と同一の抵抗値を有する一対の抵抗によって電源Vccに接続されており、エミッタは夫々定電流源5a,5bを介して接地される。又これらのエミッタ端には前記した微分回路の抵抗R1,コンデンサC1の2倍の抵抗値と容量を有するCRの直列回路が接続されている。こうすれば前述した図7と同等の微分特性が得られ、一対のトランジスタQ1,Q2のコレクタより差動微分信号が得られる。
【0016】さて図1において差動AC結合回路4の出力は第1のコンパレータ6に入力される。コンパレータ6は入力信号を差動スライスし、入力信号の大小に応じた二値信号を出力するものであって、ピークの存在を表す概略ピーク位置デジタル信号を出力する。一方差動微分回路5の出力は第2のコンパレータ7にも入力される。コンパレータ7は一対の入力信号を差動スライスし、入力信号の大小に基づいた二値信号を出力するものであり、差動スライスされた実ピーク位置を示す軸ピーク位置デジタル信号を出力する。これらのコンパレータ6,7の出力はアンド回路8に入力され、その論理積によりピット情報信号を出力する。
【0017】一方フォトディテクタの差信号により磁気情報を再生する場合には、図3に示すように一対のフォトディテクタ1,2を夫々ビデオアンプ9aの入力端に接続し、抵抗Rfを接地端間に接続する。この場合には差動電流/電圧変換アンプ9の出力する一対の電圧信号Vs,−Vsは次式で示される。
Vs=G・Rf・(IS1−IS2
その他の構成は第1実施例と同様である。
【0018】次に図1に示す差動ピーク検出回路において、差動電流/電圧変換アンプ3,差動AC結合回路4及び差動微分回路5の出力にデジタルノイズが重畳された場合について図4のタイムチャートを用いて説明する。アナログ波形において実線は+出力、破線は−出力を示している。本図に示されるように、信号は逆相,ノイズは同相であるため、いずれの点でノイズが混入してもコンパレータ6の入力において差動信号はピット信号位置でのみ交差し、ノイズの位置では交差しない。従ってノイズによる概略ピークデジタル信号の誤発生を防ぐことができる。又差動微分回路5の出力にノイズが重畳してもノイズは同相であるため、コンパレータ7の出力には特に影響を与えることはない。従って検出回路のアナログ部分を差動構成とすることによってミスパルスの発生を防ぐことができる。
【0019】又本実施例によれば、従来例に比べて回路規模を大幅に削減することができる。即ち従来例では概略ピークデジタル信号を得るためレベルのスライスを行っていたので、信号の振幅を一定レベルにするためAGC回路や振幅に応じてスライスレベルを変えるオートスライス回路等が必要となっていた。しかし本実施例では差動AC結合回路を用いて差動スライスを行っている。そして一対の入力信号の正負に応じて二値信号を出力しているため、信号の振幅に無関係に弁別することができ、この部分が削除できる。従って小規模でノイズの影響のない回路が実現できることとなる。
【0020】尚本実施例は差動電流/電圧変換アンプ3,差動AC結合回路4,差動微分回路5へは一対の信号ペアが入出力されるため、同相除去比を改善するために基板に実装する際にもペアとして近距離で配線や引き回しを行うことが好ましい。こうすれば同相除去比(CMRR)を高めることができ、S/N比が改善されることとなる。
【0021】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれば、アナログ部分を全て差動回路によって構成しているため、外来ノイズの影響を受けず信号のS/N比を高めることができる。又従来のようなAGC回路等の信号振幅制御回路が不要となるため、小規模で安価なピーク位置検出回路が実現できるという効果も得られる。




 

 


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