本應(yīng)用說(shuō)明描述了六種可用的DVD格式的用法和特性:DVD- rom、DVD-R、DVD-RW、DVD- ram、DVD+R和DVD+RW。它解釋了記錄和重寫(xiě)是如何工作的，包括比特流編碼和記錄/重寫(xiě)激光二極管所需的電流波形。介紹了如何使用MAX9483/9484 DVD/CD激光二極管驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)激光二極管。

DVD(“數(shù)字多功能磁盤(pán)”)已經(jīng)變得司空見(jiàn)慣。僅在美國(guó)，“就有超過(guò)1億臺(tái)DVD播放設(shè)備，包括機(jī)頂盒設(shè)備、便攜式播放器、DVD- rom驅(qū)動(dòng)器和支持DVD的視頻游戲機(jī)?！苯刂?003年，大約一半的美國(guó)家庭至少擁有一臺(tái)DVD播放機(jī)。

本文介紹了激光二極管驅(qū)動(dòng)ic的格式及其在DVD器件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

DVD格式和比較

與其前身CD-ROM相比，DVD提供了更大的容量和更簡(jiǎn)單的物理結(jié)構(gòu)。有一件事并不簡(jiǎn)單，那就是各種各樣的格式:DVD- rom、DVD-R、DVD-RW、DVD- ram、DVD+R和DVD+RW。每種格式都有自己的特性和兼容性問(wèn)題，這讓消費(fèi)者感到困惑。

DVD時(shí)代始于1996年，當(dāng)時(shí)DVD聯(lián)盟推出了第一種格式DVD- rom，并在1996年8月的DVD視頻標(biāo)準(zhǔn)中有記載。同年11月，第一臺(tái)DVD視頻播放器開(kāi)始銷(xiāo)售。從那時(shí)起，該聯(lián)盟又發(fā)布了其他標(biāo)準(zhǔn):DVD-R、DVD-RW和DVD-RAM。

同樣在1999年，ECMA(歐洲計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì))和一組DVD供應(yīng)商發(fā)布了ECMA-274標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)演變?yōu)橛涗汥VD+RW和DVD+R格式。

dvd的單面容量為4.7GB，而cd的單面容量為650 MB。這是通過(guò)使用較窄波長(zhǎng)的激光來(lái)實(shí)現(xiàn)的(640nm - 660nm vs CD的760 - 810 nm);減小軌道寬度;軌道之間更窄的空間;隨著制造技術(shù)的發(fā)展，更嚴(yán)格的系統(tǒng)公差成為可能。

dvd rom
DVD- rom本質(zhì)上是一種容量更高的CD-ROM，是第一種在DVD磁盤(pán)上錄制視頻、音頻和數(shù)據(jù)的格式。

DVD-R和DVD-RW
DVD-R是一種可記錄的“一次寫(xiě)入”形式的DVD-ROM。一旦記錄了音軌，它就不能被擦除或重新記錄(這是它與CD-R共享的特性)。它可以通過(guò)將新的數(shù)據(jù)文件一個(gè)接一個(gè)地附加到單個(gè)會(huì)話中來(lái)進(jìn)行增量記錄。

DVD-RW磁盤(pán)可以被擦除并重新使用。

錄制后，4.7GB DVD-R的信號(hào)特性和格式符合DVD-ROM規(guī)格。DVD-RW也滿足DVD-ROM規(guī)格，唯一不同的是，DVD-RW光盤(pán)的反射率與雙層DVD-ROM光盤(pán)相同。

第一代DVD-R和DVD-RW驅(qū)動(dòng)器的讀寫(xiě)速度可以達(dá)到“1X”，即10.8 Mbps(兆比特每秒)。較新的DVD-R/RW驅(qū)動(dòng)器達(dá)到4倍的速度(4倍于1倍的驅(qū)動(dòng)器速度)。

ram
DVD-RAM使用的物理格式主要是為隨機(jī)訪問(wèn)而設(shè)計(jì)的——它可以在磁盤(pán)上的任何地方寫(xiě)入，而不需要鋪設(shè)先前的軌道。它的結(jié)構(gòu)與可重寫(xiě)的光學(xué)隨機(jī)存取讀寫(xiě)非常相似，并具有自動(dòng)壞塊處理功能。該格式使用帶有預(yù)尋址的ZCLV(分區(qū)恒定線速度)。

在DVD-RAM版本1.0規(guī)范發(fā)布之后，創(chuàng)建了用于4.7 GB磁盤(pán)的版本2.0。1.0版本的記錄速率為11.08Mbps, 2.0版本的記錄速率為22.16Mbps，分別是1倍多一點(diǎn)和2倍多一點(diǎn)。

DVD-RAM磁盤(pán)與dvd - rom不兼容——它需要一個(gè)特殊的驅(qū)動(dòng)器來(lái)播放。

DVD+RW和DVD+R
最初的DVD+RW標(biāo)準(zhǔn)描述了一個(gè)每面容量為3gb的可重寫(xiě)磁盤(pán)。后來(lái)，容量被修改為允許每側(cè)4.7 GB。

DVD+RW的主要特點(diǎn)是可重寫(xiě);與DVD-ROM兼容;它允許快速，隨機(jī)訪問(wèn)，數(shù)據(jù)放置或替換。它具有DVD- ram的功能，但可以通過(guò)普通DVD播放器播放。

DVD+RW被稱(chēng)為“融合格式”，具有所有先前格式的功能，并與大多數(shù)現(xiàn)有播放器兼容播放。

DVD+R是DVD+RW的一次錄制版本。DVD+R的邏輯格式和物理格式完全符合DVD+RW和DVD- rom標(biāo)準(zhǔn)。與DVD-R相比，DVD+R的一個(gè)特點(diǎn)是在鏈接多會(huì)話數(shù)據(jù)時(shí)提高了準(zhǔn)確性，這使得它適合將文件附加到大型存檔中。

可記錄和可重寫(xiě)DVD:它是如何工作的

所有可記錄或可重寫(xiě)的dvd都采用相變技術(shù)進(jìn)行記錄和重寫(xiě)。

記錄和重寫(xiě)機(jī)制
DVD的記錄層由一種晶體相變合金制成，通常是Ag-In-Sb-Te。在其原始狀態(tài)下，該層是多晶的，具有高反射率。為了寫(xiě)入數(shù)據(jù)，聚焦的激光束加熱相變材料中超過(guò)熔化溫度(500-700°C)的“標(biāo)記”區(qū)域。這個(gè)區(qū)域的原子變成液體。如果迅速冷卻，這種隨機(jī)的、非結(jié)晶的液體狀態(tài)就會(huì)被“凍結(jié)”，使該區(qū)域處于無(wú)定形的、低反射率的狀態(tài)，在DVD光盤(pán)上留下深色的凹坑。標(biāo)記之間具有高反射率的區(qū)域稱(chēng)為“空間”。

如果將相變層加熱到低于熔化溫度但高于結(jié)晶溫度(200°C)足夠長(zhǎng)的時(shí)間(比最小結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng))，原子就會(huì)恢復(fù)到有序的結(jié)晶狀態(tài)。這就完成了擦除功能。

對(duì)于可記錄的DVD，只執(zhí)行寫(xiě)入過(guò)程。對(duì)于可重寫(xiě)的DVD，擦除過(guò)程在寫(xiě)入過(guò)程之前進(jìn)行。

當(dāng)激光束不寫(xiě)入或擦除時(shí)，它以較低的功率水平保持在待機(jī)“偏置”狀態(tài)。待機(jī)狀態(tài)保證了激光可以快速進(jìn)入全功率狀態(tài)，以保證快速過(guò)渡到記錄或擦除操作。圖1描述功率等級(jí)和記錄層上的標(biāo)記。

圖1 功率水平和魚(yú)坑痕跡。

用于寫(xiě)入、擦除和偏置的最佳記錄功率水平取決于磁盤(pán)、記錄器和記錄速度。單個(gè)磁盤(pán)/記錄器組合和不同記錄速度的值由最優(yōu)功率控制(OPC)程序決定。OPC可作為記錄前的校準(zhǔn)過(guò)程來(lái)實(shí)施。

記錄和重寫(xiě)的信號(hào)格式
我們現(xiàn)在檢查在記錄和重寫(xiě)時(shí)控制激光二極管的信號(hào)。上述所有DVD標(biāo)準(zhǔn)都使用相同的位編碼，并在磁盤(pán)軌道上的標(biāo)記和空格以及數(shù)據(jù)流的1和0之間進(jìn)行映射。然而，對(duì)于不同的標(biāo)準(zhǔn)，饋送到激光二極管的電流脈沖的格式是不同的。

在比特流編碼中，要記錄在DVD磁盤(pán)上的比特流首先由8- 16調(diào)制編碼。該編碼方案將比特流的長(zhǎng)度增加一倍，并在編碼的比特流中添加了一個(gè)特殊規(guī)則:在任意兩個(gè)“1”位之間，至少有兩個(gè)“0”位，并且最大連續(xù)“0”位串小于等于14。下面是一個(gè)8到16編碼比特流的例子:

• 原始數(shù)據(jù)比特流(2字節(jié)):1000 0000 1111 1111
  

• 編碼后的比特流(4字節(jié)):0010 0001 0010 0100 0000 0010 0000 1000

  完整的8- 16編碼表可在。

  為了將8到16位流刻錄到磁盤(pán)上，激光二極管沿著磁盤(pán)上的磁道交替地刻錄“標(biāo)記”或跳過(guò)“空間”。8- 16位流中的“1”將改變激光二極管從燃燒“標(biāo)記”到跳過(guò)“空格”，反之亦然。圖2說(shuō)明了輸入到激光二極管的電流脈沖的記錄和重寫(xiě)。

  
  圖2 記錄和重寫(xiě)脈沖的例子。

  圖2中的比特持續(xù)時(shí)間T是8- 16編碼后的比特流。它是原始數(shù)據(jù)位流位持續(xù)時(shí)間的一半。例如，如果寫(xiě)入速度為4X，則數(shù)據(jù)比特率為10.8x4 = 43.2 Mbps。因此T的值為_(kāi)X1/43.2 X10(3) = 11.57ns。

  所有DVD-RW、DVD- ram和DVD+RW格式都使用類(lèi)似的重寫(xiě)脈沖，而DVD-R和DVD+R格式使用類(lèi)似的記錄脈沖。如圖2所示，為獲得良好的熱效應(yīng)，采用脈沖電流燒痕。根據(jù)DVD光盤(pán)的類(lèi)型，寫(xiě)入電流可高達(dá)400mA。擦除電流可為寫(xiě)電流的1/4至1/2，偏置電流在5至15mA范圍內(nèi)。

  使用激光二極管驅(qū)動(dòng)芯片

  Maxim開(kāi)發(fā)了兩款DVD/CD激光電流驅(qū)動(dòng)芯片:MAX9483和MAX9484。這些雙模激光二極管驅(qū)動(dòng)器是為CD和DVD組合拾取頭設(shè)計(jì)的。兩個(gè)芯片的不同之處在于脈沖控制信號(hào)的單端輸入或差分輸入。

  MAX9484的功能框圖如圖所示圖3。驅(qū)動(dòng)器由三個(gè)輸入通道、一個(gè)帶射頻振蕩器的讀取通道和兩個(gè)精密電流放大器輸出組成，用于驅(qū)動(dòng)CD和DVD激光二極管進(jìn)行擦除和寫(xiě)入。振蕩電流可以降低拾取頭中的光電二極管接收到的信號(hào)的噪聲。從上面關(guān)于激光電流脈沖格式的討論可以看出，MAX9483/MAX9484可以通過(guò)選擇這些輸入通道上的寫(xiě)入控制信號(hào)和輸入電流來(lái)支持所有CD/DVD讀寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)。芯片的峰值總輸出電流為450mA，每個(gè)通道可貢獻(xiàn)高達(dá)350mA。這種激光驅(qū)動(dòng)芯片的設(shè)計(jì)目的是實(shí)現(xiàn)4倍或更高的寫(xiě)入速度。圖4說(shuō)明了一個(gè)應(yīng)用圖，其中激光驅(qū)動(dòng)芯片是使用。更多驅(qū)動(dòng)芯片的詳細(xì)介紹，請(qǐng)參考Maxim官網(wǎng):www.maximintegrated.com。

  圖3 MAX9484的框圖。

  圖4 激光二極管驅(qū)動(dòng)芯片的應(yīng)用。

  參考

1. 數(shù)碼娛樂(lè)集團(tuán)
   

2. 先鋒DVD技術(shù)指南:
   

3. ECMA標(biāo)準(zhǔn)- 274,2(2)版，1999年6月
   

4. “DVD+RW及其工作原理”，飛利浦技術(shù)報(bào)告，1999年8月。
   

5. 惠普，三菱，飛利浦，索尼，雅馬哈:DVD+R 4.7GB規(guī)格，版本1.0,2002年。