本应用说明描述了六种可用的DVD格式的用法和特性:DVD- rom、DVD-R、DVD-RW、DVD- ram、DVD+R和DVD+RW。它解释了记录和重写是如何工作的，包括比特流编码和记录/重写激光二极管所需的电流波形。介绍了如何使用MAX9483/9484 DVD/CD激光二极管驱动器驱动激光二极管。

DVD(“数字多功能磁盘”)已经变得司空见惯。仅在美国，“就有超过1亿台DVD播放设备，包括机顶盒设备、便携式播放器、DVD- rom驱动器和支持DVD的视频游戏机。”截至2003年，大约一半的美国家庭至少拥有一台DVD播放机。

本文介绍了激光二极管驱动ic的格式及其在DVD器件设计中的应用。

DVD格式和比较

与其前身CD-ROM相比，DVD提供了更大的容量和更简单的物理结构。有一件事并不简单，那就是各种各样的格式:DVD- rom、DVD-R、DVD-RW、DVD- ram、DVD+R和DVD+RW。每种格式都有自己的特性和兼容性问题，这让消费者感到困惑。

DVD时代始于1996年，当时DVD联盟推出了第一种格式DVD- rom，并在1996年8月的DVD视频标准中有记载。同年11月，第一台DVD视频播放器开始销售。从那时起，该联盟又发布了其他标准:DVD-R、DVD-RW和DVD-RAM。

同样在1999年，ECMA(欧洲计算机制造商协会)和一组DVD供应商发布了ECMA-274标准，该标准演变为记录DVD+RW和DVD+R格式。

dvd的单面容量为4.7GB，而cd的单面容量为650 MB。这是通过使用较窄波长的激光来实现的(640nm - 660nm vs CD的760 - 810 nm);减小轨道宽度;轨道之间更窄的空间;随着制造技术的发展，更严格的系统公差成为可能。

dvd rom
DVD- rom本质上是一种容量更高的CD-ROM，是第一种在DVD磁盘上录制视频、音频和数据的格式。

DVD-R和DVD-RW
DVD-R是一种可记录的“一次写入”形式的DVD-ROM。一旦记录了音轨，它就不能被擦除或重新记录(这是它与CD-R共享的特性)。它可以通过将新的数据文件一个接一个地附加到单个会话中来进行增量记录。

DVD-RW磁盘可以被擦除并重新使用。

录制后，4.7GB DVD-R的信号特性和格式符合DVD-ROM规格。DVD-RW也满足DVD-ROM规格，唯一不同的是，DVD-RW光盘的反射率与双层DVD-ROM光盘相同。

第一代DVD-R和DVD-RW驱动器的读写速度可以达到“1X”，即10.8 Mbps(兆比特每秒)。较新的DVD-R/RW驱动器达到4倍的速度(4倍于1倍的驱动器速度)。

ram
DVD-RAM使用的物理格式主要是为随机访问而设计的——它可以在磁盘上的任何地方写入，而不需要铺设先前的轨道。它的结构与可重写的光学随机存取读写非常相似，并具有自动坏块处理功能。该格式使用带有预寻址的ZCLV(分区恒定线速度)。

在DVD-RAM版本1.0规范发布之后，创建了用于4.7 GB磁盘的版本2.0。1.0版本的记录速率为11.08Mbps, 2.0版本的记录速率为22.16Mbps，分别是1倍多一点和2倍多一点。

DVD-RAM磁盘与dvd - rom不兼容——它需要一个特殊的驱动器来播放。

DVD+RW和DVD+R
最初的DVD+RW标准描述了一个每面容量为3gb的可重写磁盘。后来，容量被修改为允许每侧4.7 GB。

DVD+RW的主要特点是可重写;与DVD-ROM兼容;它允许快速，随机访问，数据放置或替换。它具有DVD- ram的功能，但可以通过普通DVD播放器播放。

DVD+RW被称为“融合格式”，具有所有先前格式的功能，并与大多数现有播放器兼容播放。

DVD+R是DVD+RW的一次录制版本。DVD+R的逻辑格式和物理格式完全符合DVD+RW和DVD- rom标准。与DVD-R相比，DVD+R的一个特点是在链接多会话数据时提高了准确性，这使得它适合将文件附加到大型存档中。

可记录和可重写DVD:它是如何工作的

所有可记录或可重写的dvd都采用相变技术进行记录和重写。

记录和重写机制
DVD的记录层由一种晶体相变合金制成，通常是Ag-In-Sb-Te。在其原始状态下，该层是多晶的，具有高反射率。为了写入数据，聚焦的激光束加热相变材料中超过熔化温度(500-700°C)的“标记”区域。这个区域的原子变成液体。如果迅速冷却，这种随机的、非结晶的液体状态就会被“冻结”，使该区域处于无定形的、低反射率的状态，在DVD光盘上留下深色的凹坑。标记之间具有高反射率的区域称为“空间”。

如果将相变层加热到低于熔化温度但高于结晶温度(200°C)足够长的时间(比最小结晶时间长)，原子就会恢复到有序的结晶状态。这就完成了擦除功能。

对于可记录的DVD，只执行写入过程。对于可重写的DVD，擦除过程在写入过程之前进行。

当激光束不写入或擦除时，它以较低的功率水平保持在待机“偏置”状态。待机状态保证了激光可以快速进入全功率状态，以保证快速过渡到记录或擦除操作。图1描述功率等级和记录层上的标记。

图1 功率水平和鱼坑痕迹。

用于写入、擦除和偏置的最佳记录功率水平取决于磁盘、记录器和记录速度。单个磁盘/记录器组合和不同记录速度的值由最优功率控制(OPC)程序决定。OPC可作为记录前的校准过程来实施。

记录和重写的信号格式
我们现在检查在记录和重写时控制激光二极管的信号。上述所有DVD标准都使用相同的位编码，并在磁盘轨道上的标记和空格以及数据流的1和0之间进行映射。然而，对于不同的标准，馈送到激光二极管的电流脉冲的格式是不同的。

在比特流编码中，要记录在DVD磁盘上的比特流首先由8- 16调制编码。该编码方案将比特流的长度增加一倍，并在编码的比特流中添加了一个特殊规则:在任意两个“1”位之间，至少有两个“0”位，并且最大连续“0”位串小于等于14。下面是一个8到16编码比特流的例子:

• 原始数据比特流(2字节):1000 0000 1111 1111
  

• 编码后的比特流(4字节):0010 0001 0010 0100 0000 0010 0000 1000

  完整的8- 16编码表可在。

  为了将8到16位流刻录到磁盘上，激光二极管沿着磁盘上的磁道交替地刻录“标记”或跳过“空间”。8- 16位流中的“1”将改变激光二极管从燃烧“标记”到跳过“空格”，反之亦然。图2说明了输入到激光二极管的电流脉冲的记录和重写。

  
  图2 记录和重写脉冲的例子。

  图2中的比特持续时间T是8- 16编码后的比特流。它是原始数据位流位持续时间的一半。例如，如果写入速度为4X，则数据比特率为10.8x4 = 43.2 Mbps。因此T的值为_X1/43.2 X10(3) = 11.57ns。

  所有DVD-RW、DVD- ram和DVD+RW格式都使用类似的重写脉冲，而DVD-R和DVD+R格式使用类似的记录脉冲。如图2所示，为获得良好的热效应，采用脉冲电流烧痕。根据DVD光盘的类型，写入电流可高达400mA。擦除电流可为写电流的1/4至1/2，偏置电流在5至15mA范围内。

  使用激光二极管驱动芯片

  Maxim开发了两款DVD/CD激光电流驱动芯片:MAX9483和MAX9484。这些双模激光二极管驱动器是为CD和DVD组合拾取头设计的。两个芯片的不同之处在于脉冲控制信号的单端输入或差分输入。

  MAX9484的功能框图如图所示图3。驱动器由三个输入通道、一个带射频振荡器的读取通道和两个精密电流放大器输出组成，用于驱动CD和DVD激光二极管进行擦除和写入。振荡电流可以降低拾取头中的光电二极管接收到的信号的噪声。从上面关于激光电流脉冲格式的讨论可以看出，MAX9483/MAX9484可以通过选择这些输入通道上的写入控制信号和输入电流来支持所有CD/DVD读写标准。芯片的峰值总输出电流为450mA，每个通道可贡献高达350mA。这种激光驱动芯片的设计目的是实现4倍或更高的写入速度。图4说明了一个应用图，其中激光驱动芯片是使用。更多驱动芯片的详细介绍，请参考Maxim官网:www.maximintegrated.com。

  图3 MAX9484的框图。

  图4 激光二极管驱动芯片的应用。

  参考

1. 数码娱乐集团
   

2. 先锋DVD技术指南:
   

3. ECMA标准- 274,2(2)版，1999年6月
   

4. “DVD+RW及其工作原理”，飞利浦技术报告，1999年8月。
   

5. 惠普，三菱，飞利浦，索尼，雅马哈:DVD+R 4.7GB规格，版本1.0,2002年。