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DVD-ROM Drive 工作原理

DVD-ROM Drive 工作原理. Hunter. 諸言. CD 部份 仍 延續 與 CD-ROM 碟機相同之工作原理 DVD 部份 基本原理仍與 CD 相似 就差異性作介紹 碟片結構 光學特性 資料規格 訊號特性 碟機架構. 12 cm 碟片 單面單層 4.70 GB 單面雙層 8.50 GB 雙面單層 9.40 GB 雙面雙層 17.00 GB. 8 cm 碟片 單面單層 1.46 GB 單面雙層 2.66 GB 雙面單層 2.92 GB 雙面雙層 5.32 GB. 碟片容量. 資料坑洞大小.

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  1. DVD-ROM Drive 工作原理 Hunter

  2. 諸言 • CD部份 • 仍延續與CD-ROM碟機相同之工作原理 • DVD部份 • 基本原理仍與CD相似 • 就差異性作介紹 • 碟片結構 • 光學特性 • 資料規格 • 訊號特性 • 碟機架構

  3. 12 cm碟片 單面單層 4.70 GB 單面雙層 8.50 GB 雙面單層 9.40 GB 雙面雙層 17.00 GB 8 cm碟片 單面單層 1.46 GB 單面雙層 2.66 GB 雙面單層 2.92 GB 雙面雙層 5.32 GB 碟片容量

  4. 資料坑洞大小 Single Layer 0.267 m 0.133 m 0.400 m 1.866 m Dual Layer 0.293 m 0.147 m 0.440 m 2.054 m • 資料位元長度 • 通道位元長度 • 最小坑洞長度 (3T) • 最大坑洞長度 (14T)

  5. 碟片直徑 12 cm 8 cm 碟片厚度 0.60  2 mm 中心圓孔直徑 15.0 mm User 資料內徑 24.0 mm User 資料外徑 12 cm碟片 最大 58.0 mm 8 cm碟片 最大 38.0 mm 軌距 0.74 m 碟片之物理規格

  6. 單位資料區之容量 2048 bytes 錯誤訂正碼 RS-PC 錯誤訂正碼之限制長度 16 個資料區 每一資料區有 26 同步資料框 調變方式 EFM+ (8/16), RLL (2,10) 通道位元率 26.16 Mbps User 資料傳輸率 11.08 Mbps 參考資料線性掃瞄速度 單層碟片  3.49 m/s 雙層碟片  3.84 m/s 資料格式

  7. 12 cm 碟片 13 g ~ 20 g 0.04 g m2 max. 0.01 g m max. 8 cm 碟片 6 g ~ 9 g 0.01 g m2 max. 0.0045 g m max. 機械特性參數 • 碟片質量 • 轉動慣量 • 動態不平衡性

  8. 雷射光波長 650/635 nm 物鏡數值孔徑 0.6 穿透層折射率 1.55 反射光角度偏移限制 徑向   0.80o 切線方向  0.30o 間隔層厚度 55 m 反射率 有偏極化之分光鏡 單層碟片  45 ~ 85 % 雙層碟片  18 ~ 30 % 無偏極化之分光鏡 單層碟片  60 ~ 85 % 光學特質

  9. 單層碟片 一 引入區 一 User 資料區 一 導出區 雙層碟片 平行資料軌行徑模式 兩 引入區 兩 User 資料區 兩 導出區 逆向資料軌行徑模式 一 引入區 兩 中間區 一 導出區 資料區劃分

  10. 單層碟片資料軌結構 Information Area Physical sector number Lead-out Area Lead-in Area Data Area Address Radius 02FFFFh 030000h

  11. 雙層碟片平行行徑模式資料軌結構 Lead-in Area Lead-out Area Data Area Layer 1 Physical sector number Lead-out Area Lead-in Area Layer 0 Data Area Address Radius 02FFFFh 030000h

  12. 雙層碟片逆向行徑模式資料軌結構 Address of Layer 1 X Layer 1 Lead-out Area Data Area Middle Area Physical sector number Lead-in Area Middle Area Layer 0 Data Area X Address of Layer 0 Radius 02FFFFh 030000h

  13. I/F Decoder RF AMP DSP SSP 光碟機之主要構成 Disc Pickup Head Spindle Motor Sled Motor PC Chipset

  14. 光學讀取頭 • 雷射二極體 - AlGaInP • 產生紅光雷射光 • 雷射光波長為 635/650 nm • 光學元件模組 • 將雷射光經物鏡正確聚焦於碟片上 • 將反射光導至光偵測元件上 • OEIC與相關線路 • 轉換光為電子訊號

  15. 前處理放大器 (RF-Amp) • 伺服控制訊號產生放大器 • 高頻 RF 訊號產生與處理放大器 • 自動增益控制線路 • 雷射二極體功率控制線路 • 其它訊號產生與偵測線路

  16. 伺服/數位訊號處理器 • 聚焦, 尋軌, 循軌與主軸馬達伺服控制 • 自動調整線路 (Gain, Balance & Offset) • 失鎖(Drop Out)恢復(Recovery)線路 • 尋軌速度偵測用之跨軌計數器 • PLL時脈產生線路

  17. 解碼器 (Decoder) • 錯誤偵測與糾正 • 同步訊號偵測 • 訊號之補償 • Demodulation, De-Interleave & De-Scramble • IDE (ATAPI) I/F • MPEG I/F • Memory I/F

  18. 碟片剖面圖 CD DVD 標籤層 保護層 記錄層 SL DL 黏著層 黏著層 穿透層 記錄層 記錄層 間隔層 記錄層 55 m 穿透層 穿透層

  19. 碟片資料讀取 • DVD 碟片 • 逆時鐘方向旋轉 (讀取頭) • SL & DL PTP mode • 由內向外 • DL OTP mode - Layer Jump • Layer 0 由內向外 • Layer 1 由外向內 • CD 碟片 • 逆時鐘方向旋轉 (讀取頭) • Always 由內向外

  20. 機械性質 (I) • 碟片重量 • DVD • 12 cm  13 ~ 20 g • 8 cm  6 ~ 9 g • CD • 12 cm  14 ~ 33 g • clamping Force • DVD  2  0.5 N • CD  1 ~ 2 N

  21. 機械性質 (II) • 碟片轉動慣量 • DVD • 12 cm  0.04 gm2 max. • 8 cm  0.01 gm2 max. • 碟片 dynamic imbalance • DVD • 12 cm  0.01 gm max. • 8 cm  0.0045 gm max.

  22. 機械性質 (III) • Scanning 速度 • DVD • SL  3.49 m/s • DL  3.84 m/s • CD • 1.2 m/s ~ 1.4 m/s

  23. 3.49 m/s 3.84 m/s 外圈 (rpm) 內圈 (rpm) 1389 1528 CD 碟片 DVD 碟片 575 535 231 633 198 459 1.4 m/s 1.2 m/s 機械性質 (IV)  Normal Speed

  24. 尺寸規格 (I) • Clamping 區域 • DVD  22 mm(max.) ~ 33 mm (min.) • CD  26 mm (max.) ~ 33 mm (min.) • Lead-in 區 • DVD  45.2 mm (max.) ~ 48 mm • CD  46 mm (max.) ~ 50 mm • Data 區 • DVD  48 mm ~ 116 mm (max.) • CD  50 mm ~ 116 mm (max.)

  25. 尺寸規格 (II) • Lead-out 區 • DVD • Data 區 115 mm  2 mm (min.) • 115 mm < Data 區  116 mm  1 mm (min.) • OTP  45.2 mm (max.) ~ Layer 1 Data 區 • CD  1 mm (min.) • 中間區 • 與PTP 碟片之Lead-out 區定義同

  26. 3.49 m/s 3.84 m/s Pitch (m) 1.6 0.74 CD 碟片 DVD 碟片 3T Pit (m) 0.6 0.4 0.44 0.38 0.12 0.1 0.833 0.972 1.2 m/s 1.4 m/s 尺寸規格 (III) Pit Width (m) Pit Depth (m)

  27. 誤差規格 (I) • 軸向 (vertical deviation) • DVD • 12 cm   0.3 mm • 加速度  8 m/s2 max. • 允許誤差  0.23 m • CD • 12 cm   0.5 mm • 加速度  10 m/s2 max. • 允許誤差  1 m

  28. 誤差規格 (II) • 徑向 (radial deviation) • DVD • runout   0.05 mm • 加速度  1.1 m/s2 max. • 允許誤差  0.022 m • CD • runout   0.07 mm • 加速度  0.4 m/s2 max. • 允許誤差  0.03 m

  29. 780 0.45 0.6 CD 碟片 DVD 碟片 2.11 1.32  1.92  0.9 650/635 45 ~ 85 聚焦深度 (m) 光點大小 (m) Substrate RI 數值孔徑 (NA) 雷射波長 (nm) 反射率 (%) 70 min. 18 ~ 30 光學特性 SL DL 1.55

  30. Raw Data Rate (Mb/s) 4.3218 User Data Rate (Mb/s) 1.4112 11.08 CD 碟片 DVD 碟片 720 4360 7.35 17.58 26.16 3T 訊號頻率 (kHz) 同步訊號頻率 (kHz) 資料傳輸與訊號特性

  31. 資料調變方式 EFM EFM+ 錯誤訂正碼 EDC+ECC+CIRC CD 碟片 DVD 碟片 Merging Bits Yes No 7.35 13% 25% 17.58 同步訊號頻率 (kHz) 錯誤訂正碼冗餘率 IED+EDC+RS-PC 資料規格 (I)

  32. CD-Audio 2352 bytes CD-ROM Mode 1 CD 碟片 DVD 碟片 2048 bytes CD-ROM Mode 2 2336 bytes CD-ROM XA Form 1 2048 bytes CD-ROM XA Form 2 2324 bytes 2048 bytes 資料規格 (II)

  33. DVD 碟片 CD-Audio 747 MB CD-ROM Mode 1 650 MB CD 碟片 CD-ROM Mode 2 741 MB CD-ROM XA Form 1 CD-ROM XA Form 2 738 MB 650 MB 雙面雙層 單面單層 單面雙層 雙面單層 碟片容量 4.7 GBytes 8.5 GBytes 9.4 GBytes 17 GBytes * 74 Min. Disc

  34. 資料區定址規格 (I) • DVD • 由 3 bytes 來表示該資料區之編碼 • PTP  30000h • PSN  30000h ~ 25FFFFh • LBA  0h ~ 22FFFFh • OTP  30000h • Layer 0 • PSN  30000h ~ 22D05Fh • LBA  0h ~ 1FD05Fh • Layer 1 • PSN  DD2FA0h ~ FCFFFFh • LBA  1FD060h ~ 3FA0BFh

  35. 資料區定址規格 (II) • CD • CD-Audio碟片 • Q 通道資料 • CD-ROM 及其它格式碟片 • Q 通道資料 • 每一資料區的 Header • 分, 秒與 sector來定址

  36. Servo Control Differences DVD and CD

  37. CD & CD-RW: Use Reflection. CD & DVD: Measure time difference between the disk surface to the signal layer. CD signal layer depth is 1.2 mm DVD signal layer depth is 0.6 mm Function: Tray.c -- chkdsk() set REG[0x00] = 0x48 -- DVD REG[0x00] = 0x40 -- CD Disc Discrimination

  38. Function:Seek.c -- lensUp(),lensDown() lensUp() Procedure: 1.trk off, sled off, focus off 2.Kick Focus Actuator. 3.Wait FZC(Focus Zero Crossing) Up Edge. 4.Wait FZC Down Edge 5.Brake Focus Actuator. 6.Focus Servo On. Layer Jump

  39. 1. As a counter during seek 2. Function: Move.c -- Move(), DVD: trks >= 2048 CD : trks >= 1024 variable: PHOA 3.Resolution: 188.5 m/pulse = 254.7 trks/pulse Photo-Interrupt Spec.: 30 個/rev Mecha Gear Ration : 5.655 mm/rev DVD Track Pitch : 0.74m Photo-Interrupt

  40. Auto Sequence • A. Auto Focus • Focus Method: A,B,C&D. DVD and CD are the • same. • Command: $47 • Function: Servo.c -- focusOn() • Procedure: • a.Focus Search Up. • b.check if FOK High. • c.check if FZC High. • d.check if FZC Down. • e.Focus Servo On.

  41. Auto Sequence • B. Track Jump • 1. 1-track jump • Command: $48, $49(REV) • Function :jump.c -- jump1t(), 5 > trks • Procedure: • a.Sled servo off, Kick Tracking Actuator. • b.check COUT pin UP Edge. • c.Reverse Kick Tracking Actuator. • d.Tracking, Sled Servo On. • When Seeking, Using Central Error to Hold • Actuator in the Center.

  42. Auto Sequence • 2. Fine search • Command: $44, $45(REV) • Function: Jump.c -- jumpCD(), 1024 > trks >= 5 • jumpDVD(), 200 > trks >= 5 • Procedure: • a.Tracking Servo on, Kick Sled. Wait. • b.Kick Tracking Actuator & Sled. Wait. • c.Traverse Speed Control. • d.check if COUT pin has counted N. • e.Tracking Servo On, Reverse Kick Sled. Wait. • f.Tracking, Sled Servo On.

  43. CD:3-Beam(E + F) Pitch Width: 0.87 m Allowable Steady State Error: 0.1m DVD: DPD(Differential Phase Detection) Pitch Width: 0.4 m Allowable Steady State Error: 0.022m Tracking Method

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