DVD-ROM Drive
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DVD-ROM Drive 工作原理 PowerPoint PPT Presentation


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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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DVD-ROM Drive 工作原理

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Presentation Transcript


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

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)


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


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


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


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


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


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


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


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


I/F

Decoder

RF AMP

DSP

SSP

光碟機之主要構成

Disc

Pickup Head

Spindle

Motor

Sled

Motor

PC

Chipset


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


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


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


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


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


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


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


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.


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


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


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.)


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


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)


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


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


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


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


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)


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)


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


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


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


Servo Control Differences DVD and CD


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


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


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


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.


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.


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.


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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