[发明专利]光盘抖晃特性测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路，尤其是一种光盘抖晃特性测试装置及其测试方法。

背景技术

光盘的抖晃特性(Jitter)是指光盘读取出的HF信号经过数字化处理后，它的实际脉宽长度与理想脉宽长度的偏差及偏差的统计分布。从光盘产业来看，光盘抖晃特性是对盘片品质和激光头读取能力的重要评价参数，抖晃参数的超标会导致盘片在读码时产生较多的判断错误，严重影响读盘的效果。以往抖晃测试工作大多是利用时序分析仪(TIA)来完成，但其价格昂贵，体积庞大，可移植性和二次开发能力较差，很难普及使用。由于光盘抖晃测试的实质就是对高频脉冲宽度进行测量，再对一定数量的脉宽数据进行统计分析，通过计算得到标准偏差，于是人们尝试性地引入了一些脉宽测量方法，如时钟计数、幅度转换、游标法和延时法等方法。

时钟计数方法的实现最为简单和方便，其原理如图1所示，由图可见，脉冲的边沿控制高频时钟进行计数，所得的计数结果乘以时钟周期就是脉冲的测量宽度。图中，T_A是待测脉冲的真实宽度，T_N是脉冲的测量宽度，T₁是脉冲上边沿的测量误差，T₂是脉冲下边沿的测量误差，T₀是高频时钟的周期，由于待测脉冲的边沿与时钟的边沿并不是完全一致的，所以在计数过程的启动和停止时刻会存在误差T₁和T₂，只有当计数时钟的频率足够高时，误差才能被接受。具体来说，时钟计数测量脉宽的误差计算公式为：

ΔT＝T_N-T_A＝T₂-T₁

脉宽测量的误差主要是由计数时钟的频率所决定，在脉冲宽度一定的前提下，时钟频率越高则误差越小。在32倍速的光盘系统中，读取信号的最小脉宽为21.7ns，此时需要1GHz以上频率的时钟才能达到5％以内的误差要求。而在如此高频条件下，器件工作的稳定性会显著下降，而系统成本也将提高。可以发现只有当计数时钟的频率足够高时，T₀相对较小，误差才能被接受。但是单纯依靠提高时钟的频率来改善测量精度，并不能有效地满足光盘抖晃测试的要求。

幅度转换方法是利用电容充放电效应，将脉冲宽度转换成电压幅度，通过测量电压值换算得到时间的间隔。虽然幅度转换方法能够达到皮秒级别的测量分辨率，但是由于电容的充放电是一个模拟过程，容易受到信号抖动、电路噪声和外界环境温度变化等影响，所以测量过程不稳定，并且电容转换时间较长，无法进行快速连续的测量。

游标法是利用脉冲的开始和结束信号激励振荡器产生两组脉冲，再通过电容的充放电效应，以类似机械游标卡尺原理实现时间间隔的测量。这种方法同样是依靠模拟技术，所以虽然测量精度较高，但不适合大量连续脉冲的快速检测。

延时法是利用延时电路或延时单元来对脉冲宽度进行数字化，然后根据编码换算得到测量结果。此种方法采用数字电路实现，受外界干扰较小，但是延时的设计较为复杂，系统成本较高，并且开发的周期较长。

综上所述，时钟计数方法的原理最为简单，但测量分辨率由于受时钟频率的限制而无法达到高水平。时钟计数方法的误差主要是存在于待测边沿的判断过程，如果能够改善边沿的判断准确度，那么测量的分辨率同样可以达到应用的要求，并且结合时钟计数和边沿检测的测量方法可以利用数字电路来实现，系统具有更好的灵活性、稳定性和性价比，因此它成为光盘抖晃测试方法的合适选择。

发明内容

针对上述现有的技术问题，本发明的目的是提供一种光盘抖晃特性的测试装置及其测试方法，该测试装置具有原理简单，实现方便，灵活、稳定和性价比高等优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种光盘抖晃特性测试装置，其特点是以数字可编程器件为主体的装置，该测试装置是由光驱、预处理电路、外部时钟源、现场可编程门阵列(FPGA)、计算机通信接口和计算机所构成，其连接关系是：