DVD-ROM Drive DVD-ROM Drive 工作原理工作原理

Hunter

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

諸言諸言

碟片容量碟片容量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

資料坑洞大小

• 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)

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

碟片之物理規格碟片直徑

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

資料格式單位資料區之容量

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

• 碟片質量• 轉動慣量• 動態不平衡性

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.

機械特性參數機械特性參數

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

資料區劃分資料區劃分

單層碟片資料軌結構

Physicalsector

number

02FFFFh 030000hRadius

Lead-outAreaData AreaLead-in

Area

Information Area

Address

雙層碟片平行行徑模式資料軌結構

Physicalsector

number

02FFFFh 030000hRadius

Lead-outAreaData AreaLead-in

Area

Address

Lead-inArea Data Area

Lead-outArea Layer 1

Layer 0

Physicalsector

number

02FFFFh 030000hRadius

Middle AreaData AreaLead-inArea

Data AreaLead-out

AreaLayer 1

Layer 0

Address of Layer 0

Middle Area

Address of Layer 1

X

X

雙層碟片逆向行徑模式資料軌結構

光碟機之主要構成

RF AMP DSP

SSP I/FDecoder PCChipset

Pickup Head

Disc

Spindle Motor

SledMotor

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

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

伺服 / 數位訊號處理器

錯誤偵測與糾正同步訊號偵測訊號之補償Demodulation, De-Interleave & De-ScrambleIDE (ATAPI) I/FMPEG I/FMemory I/F

解碼器 (Decoder)

碟片剖面圖

穿透層

記錄層保護層標籤層 CD DVD

SL DL黏著層

記錄層記錄層黏著層

穿透層穿透層記錄層 間隔層

55 m

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 g8 cm 6 ~ 9 g

CD12 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/sDL 3.84 m/s

CD1.2 m/s ~ 1.4 m/s

機械性質 (IV)

CD 碟片 DVD 碟片3.84 m/s3.49 m/s1.4 m/s1.2 m/s

內圈 (rpm)

外圈 (rpm) 198

459

231

535

575

1389 1528

633

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

DVDData 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

尺寸規格 (III)

CD 碟片 DVD 碟片3.84 m/s3.49 m/s1.4 m/s1.2 m/s

1.6 0.74Pitch (m)

3T Pit (m) 0.4 0.440.833 0.972

Pit Width (m) 0.380.6

Pit Depth (m) 0.10.12

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

CD12 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

CDrunout 0.07 mm加速度 0.4 m/s2 max.允許誤差 0.03 m

光學特性CD 碟片 DVD 碟片

雷射波長 (nm) 780 650/635

數值孔徑 (NA) 0.6

1.32

0.9 1.92

2.11

0.45

光點大小 (m)

聚焦深度 (m)

反射率 (%) 70 min.SL

DL

45 ~ 85

18 ~ 30

Substrate RI 1.55

資料傳輸與訊號特性CD 碟片 DVD 碟片4.3218 26.16

11.08

4360

17.587.35

720

1.4112

Raw Data Rate (Mb/s)

User Data Rate (Mb/s)

3T 訊號頻率 (kHz)

同步訊號頻率 (kHz)

資料規格 (I)

CD 碟片 DVD 碟片EFM EFM+

EDC+ECC+CIRC

No

17.587.35

Yes

IED+EDC+RS-PC

資料調變方式錯誤訂正碼

Merging Bits

同步訊號頻率 (kHz)

錯誤訂正碼冗餘率 25% 13%

資料規格 (II)

CD 碟片 DVD 碟片2352 bytes

2048 bytes

2336 bytes

2048 bytes

CD-Audio

CD-ROM Mode 1

CD-ROM Mode 2

CD-ROM XA Form 1

CD-ROM XA Form 2 2324 bytes

2048 bytes

碟片容量DVD 碟片

CD-Audio

CD-ROM Mode 1

CD-ROM Mode 2

CD-ROM XA Form 1

CD-ROM XA Form 2

CD 碟片747 MB

741 MB

650 MB

738 MB

650 MB

單面單層單面雙層雙面單層雙面雙層

* 74 Min. Disc

4.7 GBytes

8.5 GBytes

9.4 GBytes

17 GBytes

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 ~ 25FFFFhLBA 0h ~ 22FFFFh

OTP 30000hLayer 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

Disc Discrimination

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

Layer Jump

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.

Photo-Interrupt

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 : 0.74m

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.

Tracking Method

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