专利名称：用于光学存储装置中的补偿器的制作方法
技术领域：
本发明相关于一种光学存储装置，特别涉及指一种用于补偿该光学存储装置所产生的误差信号的补偿器。
背景技术：
光存储媒介，例如光盘(compact disc)等，因其低成本及高数据存储容量的优点，已在数据存储的领域中占有一席之地，因此，近年来，用于存取光盘中数据的光盘驱动器(CD drive)也就渐渐地成为个人电脑中的标准配备了。
光盘驱动器利用其内的光学读取头(pickuphead)以发出具有不同功率的激光至转动的光盘的方式，将数据写入至光盘中，并依据反射自光盘上的激光强度读取光盘内所存储的数据。为了能精确且有效率地地处理大量的数据，光盘驱动器中均设置一聚焦及循迹伺服控制系统(focus & track servosystem)，以控制光盘驱动器中的致动器(actuator)在转动时尽可能不要产生稳态误差(steady-state error)。
一般而言，光盘驱动器中用于控制该致动器的聚焦及循迹伺服控制系统包含一超前补偿器(phase-lead compensator)及一滞后补偿器(phase-lagcompensator)。请参阅图1，图1为常规一一次(first-order)超前补偿器的波德图(Bode plot)，该超前补偿器的频率响应为G(s)＝(1+aTleads)/(1+Tleads)，其中a＞1，该超前补偿器在二角频率(corner frequency)1/(aTlead)、1/Tlead的范围内将一介于0度至90度的正相位附加到该聚焦及循迹伺服控制系统中。由于当一超前补偿器加入到一系统后，对应于该系统的极零点(pole-zero)值会较先前该系统原有的极零点值为小(亦即，整体而言，该系统的极零点朝原点(origin)左方移动)，而对应于该系统的根轨迹图(root locus)也会相应地向左移动，因此，该超前补偿器可使该系统较为稳定地工作，并且可增加该系统的响应速度(response speed)，但该超前补偿器也无可避免地会增加该系统的相位。
请参阅图2，图2为常规一一次滞后补偿器的波德图，该滞后补偿器的频率响应为G(s)＝(1+aTlags)/(a*(1+Tlags))，其中a＜1，该滞后补偿器在二角频率1/Tlag、1/(aTlag)的范围内将一介于0度至-90度的负相位附加到该聚焦及循迹伺服控制系统中。当一滞后补偿器加入到该系统后，对应于该系统的极零点较先前该系统原有的极零点更为靠近原点，而对应于该系统的根轨迹图也会相应地向右移动，该滞后补偿器虽然不会大幅度地改变该系统的暂态响应(transient response)，然而该滞后补偿器却能改善该系统的稳态响应(steady-state response)。与该超前补偿器不同的是，该滞后补偿器可减少该系统的相位，亦即，该滞后补偿器会该负相位加入到该系统中，而该负相位正好可以用于补偿该系统因该超前补偿器所增加的相位。
该滞后补偿器用作补偿一低频信号。当该低频信号的频率渐渐增加，而终致超过该角频率1/Tlag(或1/aTlag)时，该滞后补偿器便无法再提供足够的增益，除非该滞后补偿器新增一高于该角频率1/Tlag的新角频率1/Tnewlag。以此包含该新角频率1/Tnewlag的滞后补偿器所对应的频带很可能会与该超前补偿器所对应的频带相互重叠。
请参阅图3，图3为常规一用于一光盘驱动器的聚焦及循迹伺服控制系统10的功能方块图。系统10包含一光学读取头12、一电连接到光学读取头12的前级放大器14、一电连接到前级放大器14的补偿器16、一电连接到补偿器16与光学读取头12的致动模块(actuator & lens module)18。
光学读取头12从置于该光盘驱动器上的光盘11中读取一聚焦误差信号(focus error，FE)，并将该聚焦误差信号以及致动模块18所传来的镜片位置信号(lens position signal)传至前级放大器14以备放大。前级放大器14将光学读取头12所传来的信号适度放大，再将该放大过的信号合成于一转动频率误差信号(rotating frequency error signal)以产生一误差信号后，再将该误差信号传送至补偿器16以备补偿。聚焦及循迹伺服控制系统10中的补偿器16专为处理该误差信号而设置，而该误差信号中所包含的转动频率误差信号导因在光盘11上的摇摆结构(wobble)因该光盘驱动器内的马达的转动而产生的偏心作用(eccentric effect)所致。补偿器16将前级放大器14所传来的误差信号适度补偿后，例如增加增益或改变相位等，才将该补偿过的误差信号(补偿信号)传送至致动模块18。致动模块18就依据该补偿过的误差信号产生用以控制该光盘驱动器内的马达能平稳工作的镜头位置信号。
前已述及，一聚焦及循迹伺服控制系统包含一超前补偿器及一滞后补偿器以补偿该误差信号。请参阅图4，图4为常规补偿器16的功能方块图。补偿器16包含一超前补偿器32及一串接到超前补偿器32的滞后补偿器34，该误差信号依序先输入到超前补偿器32后再输入至滞后补偿器34以形成该补偿信号。请参阅图5，图5为常规补偿器16的另一功能方块图。补偿器16包含一超前补偿器42、一并联到超前补偿器42的滞后补偿器44、及一连接到超前补偿器42与落应补偿器44的加法器46，该误差信号同时输入到超前补偿器42及滞后补偿器44，再经过加法器46的合成后，形成该补偿信号。补偿器16中的超前补偿器32、42可为一如微分电路(differentiatorcircuit)的高通滤波器(high pass filter)，用于稳定系统10，而补偿器16中的滞后补偿器34、44则可为一用于降低系统10的稳态误差的积分电路(integrator circuit)。
当该光盘驱动器的马达的转动速率不高时，由于补偿器16中的滞后补偿器34、44尚可提供足够的低频增益补偿(请参阅图2，滞后补偿器34、44可为一低通滤波器)以补偿该转动频率误差信号，并且在此同时还不会影响到补偿器16中的超前补偿器32、42对系统10所提供的相位补偿，因此，低速运转的光盘驱动器中的滞后补偿器34、44确对系统10的稳定性有所帮助。然而，当该光盘驱动器的马达的转动速率越来越高时，该误差信号中的转动频率误差信号的频率也会相应地越来越高，因为该转动频率误差信号对于系统10的工作频率而言为一低频信号，所以此时滞后补偿器34、44势必需要以增加其频宽的方式，才能有效地补偿该转动频率误差信号。但滞后补偿器34、44在增加频宽的同时必定会减慢其增益衰减的速率，其结果就是，滞后补偿器34、44在该光盘驱动器在高频工作时所产生的相位延迟的效应会附加到超前补偿器32、42上，造成系统10的相位边限(phase margin)不足而降低稳定性。
发明内容
因此本发明的主要目的在于提供一种用于补偿该光学存储装置所产生的误差信号的补偿器，以解决常规技术的缺点。
根据本发明的权利要求，本发明公开一种用于补偿一光学存储装置所产生的误差信号的补偿器，该补偿器包含一用于接收该误差信号并据以产生一相位超前补偿误差信号的超前补偿器(lead compensator)、一并联到该超前补偿器且用于放大该误差信号中的转动频率误差信号并据以产生一滤波信号的带通滤波器、以及一用于将该相位超前补偿误差信号相加到该滤波信号以降低该误差信号的稳态误差(steady state error)的加法器，其中该补偿器并不包含一滞后补偿器(lag compensator)。
由于本发明的补偿器仅包含一超前补偿器及一带通滤波器，而并不包含一滞后补偿器，因此，该补偿器具有较小的体积。不仅如此，该补偿器还可应用于高速运转的光盘驱动器中以降低该误差信号中的稳态误差，并解决常规技术中关于频带重叠的问题。
图1为常规一一次超前补偿器的波德图。
图2为常规一一次滞后补偿器的波德图。
图3为常规一用于一光盘驱动器的聚焦及循迹伺服控制系统的功能方块图。
图4为图3所显示的系统中一补偿器的功能方块图。
图5为图3所显示的系统中一补偿器的另一功能方块图。
图6为本发明的优选实施例中一光盘驱动器中的聚焦及循迹伺服制系统的功能方块图。
图7为图6所显示的补偿器中一开环传递函数(open loop transferfunction)的波德图。
附图符号说明10、50 聚焦及循迹伺服控制系统11、51光盘12、52 光学读取头14、54前级放大器16、56 补偿器18、58致动模块32、42、超前补偿器34、44滞后补偿器6264 带通滤波器46、66加法器
具体实施例方式
本发明的方法及装置用于补偿一光学存储装置所产生的误差信号，该误差信号包含该光学存储装置中的光学读取头因其所发射的激光而产生的聚焦误差信号、以及一置于该光学存储装置中的光盘因其上的摇摆结构所导致的转动频率误差信号。该光学存储装置可为CD-ROM光盘驱动器、DVD-ROM光盘驱动器、CD-RW光盘驱动器或DVD-RW光盘驱动器，而这些光盘驱动器可工作在恒定角速率(constant angular velocity)模式或恒定线速率模式(constant linear velocity)。
请参阅图6，图6为本发明的优选实施例中一光盘驱动器中的聚焦及循迹伺服制系统50的功能方块图。系统50包含一光学读取头52、一电连接于光学读取头52的前级放大器54、一电连接到前级放大器54的补偿器56、一电连接到补偿器56与光学读取头52的致动模块58。系统50的工作方式与图3中所示的系统的工作方式相同，所以在此不再赘述。
与图3中所示系统10不同的是，系统50中的补偿器56包含一超前补偿器62、一并联到超前补偿器62的带通滤波器64、及一电连接到超前补偿器62与带通滤波器64的加法器66，用于合成超前补偿器62与带通滤波器64所输出的信号。超前补偿器62的结构相似于常规补偿器16中的超前补偿器32、34的结构，换句话说，超前补偿器62亦可为一如微分电路的高通滤波器。请注意，因为当一光盘驱动器高倍速工作时，一滞后补偿器所提供的低频增益会重叠在(overlap)一超前补偿器的频带，并且，一般而言，现今的光盘驱动器均工作在高倍速，换句话说，一滞后补偿器本不能发挥任何功能，所以，本发明的补偿器56中并不需包含任何滞后补偿器，取而代之的为带通滤波器64。
如图6所示，输入到补偿器56的误差信号同时输入到超前补偿器62及带通滤波器64，被带通滤波器34所放大的信号的频率接近于该光盘驱动器中的马达因高速转动所产生的转动频率误差信号的频率。在本实施例中，因为带通滤波器34可处理该光盘驱动器中的马达因高速转动所产生的转动频率误差信号，所以该光盘驱动器的马达的转速得以提高。
由超前补偿器62及带通滤波器64所输出的信号先经由加法器66的加总后才输入至致动模块58，致动模块58依据加法器32所输出的由超前补偿器62及带通滤波器64所补偿过的误差信号产生该镜片位置信号，以减小该稳态误差。
在本发明的系统50中，输入到补偿器56的误差信号中的转动频率误差信号由带通滤波器64所处理，如此一来，超前补偿器62就能较为从容地进行频带设计，而无需担心所设计出来的频带会重叠在带通滤波器64的频带。因此，即便是在高倍速运转的情况下，该光盘驱动器的补偿器56中的带通滤波器64仍然能够有效地降低该稳态误差中属于该转动频率误差信号的部份。
请参阅图7，图7为对应于补偿器56的开环传递函数的波德图。在该波德图中，点A所指的处代表系统50的转动频率，而点B所指之处为系统50的放大率，单位为dB。当系统50工作在该转动频率时，其所对应的放大率可高达60dB。此外，系统50在中频运转时所对应的相位也是可接受的。
本发明不仅提供一装置(包含聚焦及循迹伺服控制系统50的光盘驱动器)，本发明还进一步提供一用于补偿一高速光学存储装置所产生的误差信号的方法，该方法包含下列步骤步骤102使用一超前补偿器依据一误差信号产生一相位超前补偿误差信号；步骤104使用一带通滤波器依据该误差信号产生一过滤信号；以及步骤106使用一加法器加总该相位超前补偿误差信号及该过滤信号以降低该误差信号中的稳态误差。
请注意，本发明的方法并不包含使用一滞后补偿器。
与常规技术相比较，本发明提供一补偿器，其包含一超前补偿器及一带通滤波器，其用于处理一光盘驱动器在高速运转时所产生的误差信号中的转动频率误差信号。本发明的补偿器至少具有下列优点一、在仅包含一超前补偿器及一带通滤波器，而未包含一滞后补偿器的简单电路结构的情况下，仍能有效地降低光盘驱动器中的稳态误差，不论该光盘驱动器的运转速率为何；以及二、通过以该带通滤波器取代一滞后补偿器，去除存在于该超前补偿器与该滞后补偿器间的频带重叠的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等效变化与修改，均应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种用于补偿一光学存储装置所产生的误差信号的补偿器，该补偿器包含一超前补偿器，用于接收该误差信号并据以产生一相位超前补偿误差信号；一带通滤波器，并联在该超前补偿器，用于放大该误差信号中的转动频率误差信号并据以产生一滤波信号；以及一加法器，用于将该相位超前补偿误差信号相加到该滤波信号以降低该误差信号的稳态误差；该补偿器不包含一滞后补偿器。
2.如权利要求1所述的补偿器，其中该超前补偿器为一微分器。
3.如权利要求1所述的补偿器设置在一光学存储装置中。
4.如权利要求3所述的补偿器，其中该光学存储装置为一DVD-ROM光盘驱动器。
5.如权利要求3所述的补偿器，其中该光学存储装置为一CD-ROM光盘驱动器。
6.如权利要求3所述的补偿器，其中该光学存储装置为一CD-RW光盘驱动器。
7.如权利要求3所述的补偿器，其中该光学存储装置为一DVD-RW光盘驱动器。
8.如权利要求3所述的补偿器，其中该光学存储装置另包含一光学读取头。
9.一种用于补偿一光学存储装置所产生的误差信号的方法，该方法包含使用一超前补偿器依据该误差信号产生一相位超前补偿误差信号；使用一带通滤波器依据该误差信号产生一滤波信号；以及使用一加法器将该相位超前补偿误差信号相加到该滤波信号，以降低该误差信号中的稳态误差；该方法不使用一滞后补偿器产生任何相位延迟补偿误差信号。
10.如权利要求9所述的方法，其中该超前补偿器为一微分器。
全文摘要
本发明提供一种用于补偿一光学存储装置所产生的误差信号的补偿器，该补偿器包含一用于接收该误差信号并据以产生一相位超前补偿误差信号的超前补偿器、一并联到该超前补偿器且用于放大该误差信号中的转动频率误差信号并据以产生一滤波信号的带通滤波器、以及一用于将该相位超前补偿误差信号相加在该滤波信号以降低该误差信号的稳态误差的加法器，其中该补偿器并不包含一滞后补偿器。
文档编号G11B7/095GK1612237SQ20031010268
公开日2005年5月4日 申请日期2003年10月29日 优先权日2003年10月29日
发明者陈立霆, 钟翊仁, 赵志谋 申请人:扬智科技股份有限公司