本應(yīng)用說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是如何工作的，包括比特流編碼和記錄/重寫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)動器驅(qū)動激光二極管。

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

本文介紹了激光二極管驅(qū)動ic的格式及其在DVD器件設(shè)計中的應(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單的物理結(jié)構(gòu)。有一件事并不簡單，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題，這讓消費者感到困惑。

DVD時代始于1996年，當時DVD聯(lián)盟推出了第一種格式DVD- rom，并在1996年8月的DVD視頻標準中有記載。同年11月，第一臺DVD視頻播放器開始銷售。從那時起，該聯(lián)盟又發(fā)布了其他標準:DVD-R、DVD-RW和DVD-RAM。

同樣在1999年，ECMA(歐洲計算機制造商協(xié)會)和一組DVD供應(yīng)商發(fā)布了ECMA-274標準，該標準演變?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。這是通過使用較窄波長的激光來實現(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)。它可以通過將新的數(shù)據(jù)文件一個接一個地附加到單個會話中來進行增量記錄。

DVD-RW磁盤可以被擦除并重新使用。

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

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

ram
DVD-RAM使用的物理格式主要是為隨機訪問而設(shè)計的——它可以在磁盤上的任何地方寫入，而不需要鋪設(shè)先前的軌道。它的結(jié)構(gòu)與可重寫的光學隨機存取讀寫非常相似，并具有自動壞塊處理功能。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倍多一點和2倍多一點。

DVD-RAM磁盤與dvd - rom不兼容——它需要一個特殊的驅(qū)動器來播放。

DVD+RW和DVD+R
最初的DVD+RW標準描述了一個每面容量為3gb的可重寫磁盤。后來，容量被修改為允許每側(cè)4.7 GB。

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

DVD+RW被稱為“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標準。與DVD-R相比，DVD+R的一個特點是在鏈接多會話數(shù)據(jù)時提高了準確性，這使得它適合將文件附加到大型存檔中。

可記錄和可重寫DVD:它是如何工作的

所有可記錄或可重寫的dvd都采用相變技術(shù)進行記錄和重寫。

記錄和重寫機制
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。為了寫入數(shù)據(jù)，聚焦的激光束加熱相變材料中超過熔化溫度(500-700°C)的“標記”區(qū)域。這個區(qū)域的原子變成液體。如果迅速冷卻，這種隨機的、非結(jié)晶的液體狀態(tài)就會被“凍結(jié)”，使該區(qū)域處于無定形的、低反射率的狀態(tài)，在DVD光盤上留下深色的凹坑。標記之間具有高反射率的區(qū)域稱為“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)足夠長的時間(比最小結(jié)晶時間長)，原子就會恢復到有序的結(jié)晶狀態(tài)。這就完成了擦除功能。

對于可記錄的DVD，只執(zhí)行寫入過程。對于可重寫的DVD，擦除過程在寫入過程之前進行。

當激光束不寫入或擦除時，它以較低的功率水平保持在待機“偏置”狀態(tài)。待機狀態(tài)保證了激光可以快速進入全功率狀態(tài)，以保證快速過渡到記錄或擦除操作。圖1描述功率等級和記錄層上的標記。

圖1 功率水平和魚坑痕跡。

用于寫入、擦除和偏置的最佳記錄功率水平取決于磁盤、記錄器和記錄速度。單個磁盤/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過程來實施。

記錄和重寫的信號格式
我們現(xiàn)在檢查在記錄和重寫時控制激光二極管的信號。上述所有DVD標準都使用相同的位編碼，并在磁盤軌道上的標記和空格以及數(shù)據(jù)流的1和0之間進行映射。然而，對于不同的標準，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度增加一倍，并在編碼的比特流中添加了一個特殊規(guī)則:在任意兩個“1”位之間，至少有兩個“0”位，并且最大連續(xù)“0”位串小于等于14。下面是一個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位流刻錄到磁盤上，激光二極管沿著磁盤上的磁道交替地刻錄“標記”或跳過“空間”。8- 16位流中的“1”將改變激光二極管從燃燒“標記”到跳過“空格”，反之亦然。圖2說明了輸入到激光二極管的電流脈沖的記錄和重寫。

  
  圖2 記錄和重寫脈沖的例子。

  圖2中的比特持續(xù)時間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)時間的一半。例如，如果寫入速度為4X，則數(shù)據(jù)比特率為10.8x4 = 43.2 Mbps。因此T的值為_X1/43.2 X10(3) = 11.57ns。

  所有DVD-RW、DVD- ram和DVD+RW格式都使用類似的重寫脈沖，而DVD-R和DVD+R格式使用類似的記錄脈沖。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光盤的類型，寫入電流可高達400mA。擦除電流可為寫電流的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)動芯片

  Maxim開發(fā)了兩款DVD/CD激光電流驅(qū)動芯片:MAX9483和MAX9484。這些雙模激光二極管驅(qū)動器是為CD和DVD組合拾取頭設(shè)計的。兩個芯片的不同之處在于脈沖控制信號的單端輸入或差分輸入。

  MAX9484的功能框圖如圖所示圖3。驅(qū)動器由三個輸入通道、一個帶射頻振蕩器的讀取通道和兩個精密電流放大器輸出組成，用于驅(qū)動CD和DVD激光二極管進行擦除和寫入。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可以通過選擇這些輸入通道上的寫入控制信號和輸入電流來支持所有CD/DVD讀寫標準。芯片的峰值總輸出電流為450mA，每個通道可貢獻高達350mA。這種激光驅(qū)動芯片的設(shè)計目的是實現(xiàn)4倍或更高的寫入速度。圖4說明了一個應(yīng)用圖，其中激光驅(qū)動芯片是使用。更多驅(qū)動芯片的詳細介紹，請參考Maxim官網(wǎng):www.maximintegrated.com。

  圖3 MAX9484的框圖。

  圖4 激光二極管驅(qū)動芯片的應(yīng)用。

  參考

1. 數(shù)碼娛樂集團
   

2. 先鋒DVD技術(shù)指南:
   

3. ECMA標準- 274,2(2)版，1999年6月
   

4. “DVD+RW及其工作原理”，飛利浦技術(shù)報告，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。