6

Лекция 5

8.1.Выделение цифрового сигнала и импульсов тактовой синхронизации

Информационный сигнал, считанный с диска, имеет форму, далекую от той, что он имел при записи на диск-оригинал. Этот сигнал – аналоговый и называется он высокочастотным информационным сигналом.

Однако информация, представленная при записи в коде EFM, содержится в промежутках между границами двухуровневого сигнала, формируемого в процессе канального кодирования. Поэтому для того, чтобы декодировать воспроизведенный поток данных, высокочастотный сигнал, прежде всего, нужно преобразовать в последовательность прямоугольных импульсов, длина которых кратна периоду тактовой частоты F_т = 4,3218 МГц. Осуществляется такое преобразование путем сравнения величины тока фотоприемника (фототока) I_ф с некоторым усредненным уровнем I_ср. Такая операция называется компарированием. Рис.1 иллюстрирует процесс преобразования фототока I_ф в двухуровневый цифровой сигнал.

Однако в силу целого ряда причин при компарировании может возникнуть ошибка (Δτ) в положении перепада уровня (фронта). Среди таких причин можно назвать следующие:

• нестабильность мощности записывающего лазера, вызывающая разброс размеров (длины и ширины) формируемых пит;

• нестабильность мощности воспроизводящего лазера;

• ограниченность и нелинейность амплитудно-частотной характеристики тракта оптического воспроизведения;

• нелинейность фазо-частотной характеристики тракта;

• неравномерность распределения мощности света в пределах пятна;

• наличие дифракции на питах;

• ограниченность апертуры входного зрачка объектива;

• неравномерность толщины прозрачного слоя диска;

• интерференция падающего и отраженного пучков.

Список искажающих факторов можно было бы продолжить, включив в него еще и разнообразные причины появления самих искажающих факторов. На практике каждый фронт в той или иной степени является искаженным. Поэтому, перед тем как подавать полученный цифровой сигнал на демодулятор EFM, его следует откалибровать по длительности так, чтобы расстояние между любыми двумя его фронтами было кратным периоду тактовой частоты F_т.

Для этого используется так называемое устройство тактовой синхронизации (УТС), построенное на основе петли фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Схема такого устройства показана на рис.2, а временные диаграммы его работы – на рис.3.

Роль определителя ошибки синхронизации здесь выполняет фазовый дискриминатор ФД. На один из его входов поступает тактовая частота F_т, вырабатываемая генератором, управляемым напряжением (ГУН) (на схеме – ее инверсия F_т). На другой вход ФД поступают короткие импульсы, сформированные по фронтам воспроизведенного сигнала EFM_в. В соответствии с величиной и знаком ошибки φ ФД вырабатывает управляющее напряжение U(φ), которое вынуждает ГУН изменить свою частоту так, чтобы ее период приблизился к длительности канального бита воспроизведенного сигнала EFM_в. Чтобы устранить искажения фронтов сигнала EFM_в, он идентифицируется (стробируется) в середине тактового интервала с помощью обычного D-триггера. Полученный сигнал EFM_c далее поступает на демодулятор.

Промежуток времени, в пределах которого может находиться искаженный фронт сигнала EFM_в без риска быть неправильно идентифицированным при стробировании, называется окном детектирования. Окно детектирования равно расстоянию от одного стробирующего фронта до другого, т.е. длительности тактового интервала F_т.

Схем реализации УТС существует достаточно много – как аналоговых, так и цифровых. Однако, любое УТС должно удовлетворять следующим требованиям:

• синхронизация сигнала EFM и тактовых импульсов должна сохраняться и при наличии достаточно длительных выпадений – порядка нескольких символов;

• изменение частоты ГУН производится не по каждому фронту сигнала EFM, а исходя из некоторой усредненной величины ошибки (Δφ_ср), то есть должна быть обеспечена инерционность к временным дрожаниям воспроизведенного сигнала;

• если из-за наличия очень длинных выпадений или сбоя систем слежения за дорожкой синхронизация все же нарушена, то при появлении сигнала должно обеспечиваться ее быстрое восстановление.

Кроме стробирования, выделенная из считанного сигнала тактовая частота используется при формировании хронирующих последовательностей для декодера EFM и буферной памяти.