|
|НА ГЛАВНУЮ| |СКАЧАТЬ| |ЗАПРОСИТЬ О ТЕМЕ| |ПОЛУЧИТЬ КОНСУЛЬТАЦИЮ| |О СТРАНИЦЕ| |ССЫЛКИ| |
|
Компакт-диск.
Компакт-диск представляет собой трехслойный диск диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм с отверстием посредине диаметром 15 мм рис.1
С одной его стороны имеется наклейка, слой защитной пластмассы, под которой находится отражающий слой алюминия или серебра, нанесенных методом вакуумного напыления. Под этим отражающим слоем находится и сам диск с записанной музыкальной информацией в виде микроуглублений.Внутренний диаметр зоны записи - 50 мм, внешний - 116 мм. При многократном увеличении зоны записи можно увидеть концентрические окружности (дорожки записи), состоящие из черточек различной длины см.рис.2
Реально на имеется одна дорожка записи в виде спирали, начало которой находится у внутреннего диаметра, а конец - у внешнего диаметра. Каждая черточка-углубление несет информацию о записанном аналоговом сигнале в цифровой форме и называется пит. Зеркальный промежуток между двумя соседними пит называется флэт. Питы и флэты соответствуют единицам и нулям цифрового сигнала.
Расстояние между двумя соседними дорожками - 1,6 мкм, что на порядок меньше, чем на виниловом диске. Дорожка записи, называемая движется с постоянной линейной скоростью относительно сфокусированного на ней луча полупроводникового лазера, т.е. число оборотов компакт-диска по мере удаления луча от начала зоны записи уменьшается. Питы рассеивают падающий на них луч лазера, а флэты отражают. Интенсивность отражаемого излучения постоянно изменяется, что соответствует логическим единицам и нулям. Считывание информации с CD, в отличие от винилового, происходит бесконтактным методом. Сигналы, несущие информацию о L и R каналах, в системе CD формируются в последовательности, которые чередуются, чем достигается разделение каналов более 90 дБ. Помимо аудио данных на CD записаны служебные сигналы, несущие информацию о длительности звучания, о наличии предыскажений, для режима поиска и т. п.
Основные преобразования аналогового сигнала в системе CD
Аналоговый сигнал в цифровой форме представляет собой последовательность двоичных чисел, выражающих его амплитуду через равные промежутки времени. Этот процесс преобразования происходит в аналого-цифровом преобразователе. При записи CD звуковой сигнал преобразуется в цифровой делением его на равные промежутки времени с помощью кварцованного тактового генератора. Промежутки времени называются тактовыми интервалами, а сам процесс -дискретизацией (англ.- sampling). Частота тактового генератора обычно равна 8,6436 МГц или же кратна ей. В системе CD частота дискретизации равна 44,1 кГц (8,6436 : 196 =44,1). Значение амплитуды в начале каждого такта выражается в двоичной системе счисления. Этот процесс называется квантованием (англ. - quantizing). Для получения широкого динамического диапазона в системе CD принято 16 разрядное квантование, что позволяет добиться 216 или 65536 возможных уровней сигнала. Для подготовки сигнала к записи в стандарте CD используется два АЦП. На их выходах, согласно сказанному выше, имеются последовательности 16-разрядных чисел, следующих с частотой 44,1 кГц, которые несут данные L и R каналов. Одна такая 16-разрядная выборка называется словом. По условиям стандарта эти две последовательности необходимо объединить в одну. Этот процесс происходит в мультиплексоре, на выходе которого за словом левого канала следует слово правого канала с частотой в два раза превышающей частоту дискретизации. Последовательность чередующихся выборок левого и правого каналов объеденяется в блоки, называемые кадрами (англ. - frame), состоящие из шести слов левого и шести слов правого каналов.
В кадре каждое слово делится на 8 старших и 8 младших разрядов, которые называются символами. Частота следования символов - 88,2 кГц х 2 = 176,4 кГц (рис.3).
В результате подобных преобразований получается последовательность кадров, состоящих из 24 8-разрядных символов (6 слов левого канала и 6 слов правого канала), следующих с частотой 88 кГц/12 =7,35 кГц. ,
Кадр данных подается на схемы кодирования и перемеживания, которые служат для защиты данных от ошибок возможных при воспроизведении и при производстве CD. В процессе кодирования в каждый кадр, вставляются 8 проверочных символов, по которым в процессе воспроизведения схема обнаружения и исправления ошибок (англ. - error detector/corrector), входящая в состав процессора цифрового сигнала CD проигрывателя, сможет определить достоверность всех данных, входящих в кадр, и в случае необходимости исправит ошибочный или вставит недостающий символ. В результате такого преобразования кадр, который будет называться теперь кодовым словом, содержит в себе 32 символа (24 символа данных и 8 проверочных символов.| Синхро Группа | Служебный символ субкода |
12 символов данных L и R каналов |
4 Проверочных символа | 12 символов данных L и R каналов |
4 Проверочных символа |
Рисунок 4
Схема перемеживания (англ. - interleaving) смешивает символы одного кадра с символами других. В результате получается, что в одном кадре присутствуют символы, принадлежащие разным по времени участкам программы. Это сделано с такой целью, что если при воспроизведении CD будет присутствовать "длинное" выпадение сигнала, такую "длинную" ошибку невозможно исправить. И на выходе CD проигрывателя будут иметь место искажения при операции обратной перемеживанию, происходящей в том же процессоре цифрового сигнала, первоначальная последовательность символов будет восстановлена и вместо "длинного" выпадения будет присутствовать ряд "коротких", которые легко восстановить схемой определения и исправления ошибок. Кадр, состоящий из 32 символов, пополняется еще одним - служебным символом субкода, который несет информацию о времени звучания диска, наличии предыскажений и т. п. и синхрогруппой, которая указывает на начало кадра. Сформированный для записи в системе CD кадр имеет вид, показанный на рис.4.
Последним этапом подготовки полного кадра данных для записи является кодирование EFM кодом (eight to fourteen modulation), который еще называют модуляцией 8-14. При такой модуляции каждый 8 разрядный символ по специальным кодовым таблицам заменяется на 14-разрядный. Этот процесс необходим по ряду причин, которые здесь опускаются. Примем за основу, что сигнал, считанный с компакт-диска, кодирован EFM кодом и имеет вид, показанный на рис.5.
Оптический преобразователь
Считывание информации с компакт-диска производится оптическим преобразователем, ко-торый называется optical pick-up block.
В состав этого блока входят: лазерный диод кристалл арсенид-галлия с длиной излучаемой волны 0,78 мкм и мощностью 0,25...0,9 мВт, оп-тическая система с фотоприемником, называе-мым фотодетектором, монитор, фотодиод и исполнительные механизмы систем фокусировки и отслеживания дорожки записи - фокусная ка-тушка (focus coil) и тракин катушка (tracking coil).
Кратко рассмотрим его упрощенную конструк-цию на примере оптического преобразователя фирмы RCA рис.6.
В конструкциях других фирм имеются некоторые отличия.
Излучение лазерного диода проходит дифракционную решетку, которая расщепляет его натри луча:
а) один основной, который используется для считыва-ния информации с CD и для системы фокусировки;
б) два боковых вспомогательных, которые используются для системы отслеживания дорожки записи.
Три луча передаются полузеркалом на линзу-коллиматор. Назначение этой линзы - преобра-зовать три расходящиеся луча в параллельные.
Отразившиеся от зеркальной призмы, три па-раллельные луча фокусируются линзой объекти-ва на поверхности диска. Отраженные от поверх-ности диска лучи проходят этот путь в обратном порядке: линза объектива, зеркальная призма, коллиматор, полузеркало, цилиндрическая линза и передаются на фотодетектор, который состоит в данном оптическом блоке из шести фотодио-дов. Фотодетектор преобразует световую энергию в электрическую, и на его выходе присутствует сигнал, несущий информацию, записанную на диске.
С помощью транспортирующего механизма оптический преобразователь перемещается в пре-делах зоны записи от центра диска к его краю. Из-за вертикальных биений диска система фоку-сировки постоянно перемещает линзу объектива вверх - вниз, чтобы серии пит были в фокусе, си-стема отслеживания дорожки записи управляет перемещением линзы объектива в горизонтальной плоскости. Данная конструкция, в которой используется три луча, на сегодняшний день является самой распространенной и называется трехлучевой (3 beam mechanism)'.
На рис. 7
представлены прин-ципиальная схема оптического преобразо-вателя KSS168ARP, которая является при-мером трехлучевой конструкции. Рассмотрим основные эле-менты этого блока, методы фокусировки и отслеживания дорожки записи и цепи пи-тания лазерного диода.
Фотодетектор
Фотодетектор выполнен в виде шести свето-чувствительных площадок - фотодиодов, распо-ложенных в одной плоскости рис.8.
Из основных фотодиодов ABCD выделяется сигнал несущий информацию (A+B+C+D) и сигнал для управления фокусом ((A+C)-(B+D)). Из сигналов двух дополнительных фотодиодов Е и F вы-деляется сигнал для управления оптическим преобразователем в горизонтальной плоскости (E-F), т.е. для отслеживания дорожки записи. В оптических блоках могут использоваться разные способы фокусировки. Рассмотрим способ, называемый фокусировкой астигматическим методом, применяемый в данной конструкции.
Этот метод основан на свойстве лазера изменять форму луча при прохождении им цилиндрической линзы рис.9.
При перемещении плоскости наблюдения вдоль оси луча в некоторой плоскости. А световое пятно имеет форму правильной окружности. При приближении этой плоскости к цилиндрической линзе окружность будет вытягиваться в вертикальный овал. А при удалении от линзы этот овал будет вытягиваться горизонтально. В плоскость наблюдения помешаются четыре основных фото-диода А, В, С и D. Изменение освещенности фотодиодов будет происходить в следствии изменения расстояния от объектива до дорожки записи.
Если питы находятся точно в фокусе, то осве-щенность каждой пары А - С и В - D будет одина-ковой, и разность между электрическими сигна-лами будет равна нулю.
Если линза объектива будет находиться слиш-ком близко к диску, пятно на фотодетекторе при-мет вид вертикального овала, и уровень сигнала, преобразованного фотодиодами А - С, повысит-ся.
Если линза будет находиться слишком далеко от диска - овал станет горизонтальным, и повы-сится уровень сигнала от пары В - D.
Разность между уровнями сигналов является ошибкой фокуса или FE сигналом.
Сигнал ошибки FE подается на серво-процессор, который вырабатывает команду для испол-нительного механизма системы фокусировки - фокусной катушки, которая переместит линзу объектива вверх или вниз до оптимальной фоку-сировки.
Отслеживание дорожки записи с помощью двух вспомогательных лучей происходит следую-щим образом. Каждый из боковых лучей сдвинут относительно основного и следуют один впереди другой после него. Если основной луч точно следует по дорожке записи, то два боковых луча одинаково перекрывают до-рожку, т.е. сигналы с соответствующих им фото-диодов Е и F одинаковы, и их разность равна нулю. В случае смещения основного луча с дорожки происходит увеличение сигнала с одного фотодиода и уменьшение с дру-гого. Разность сигналов Е - F является сигналом ошибки отслеживания дорожки записи ТЕ (tracking error). Серво-процессор обрабатывает сиг-нал ТЕ и выдает команду для исполнительного механизма отслеживания дорожки - тракин ка-тушки (tracking coil), которая сместит линзу объектива в нужном направлении.
Монитор-фотодиод и цепи автоматического управления мощностью
Стабильное излучение лазерного диода LD возможно только при определенном рабочем токе, величина которого лежит в пределах 40...90мА и может колебаться ± 8 мА. Превышение рабочего тока приводит к разрушению LD. Фирмы изготовители оптических преобразователей на этикетке с названием модели указывают рабочий ток LD, величина которого равна последнему трехзначному числу деленному на величину сопротивления резистора, стоящего в цепи эмиттера транзистора управляющего мощностью излучения лазерного диода (величина сопротивления этого резистора обычно равна 10... 12 Ом).
Рабочий ток лазерного диода равен:
Мощность излучения LD контролируется монитор-фотодиодом (MD) и поддерживается на посто-янном уровне цепями автомати-ческого управления мощностью - АРС (Auto Power Control. Можно встретить также аббревиатуру ALPC. Часть излучения лазерного диода LD попадает на монитор-фотодиод, который преобразует его в электрический сигнал. При уменьшении мощности излучения LD уменьшается потенциал на инвертирующем вхо- де операционного усилителя, что приведет к увеличению коллекторного тока транзистора, т.е. увеличению рабочего тока LD. При уве личении мощности излучения происходит обрат ный процесс. Существует способ проверки рабочего тока ла зерного диода, который заключается в измерении падения напряжения на резисторе в цепи эмитте ра лазер драйвера. Зная сопротивление этого резистора, легко получить рабочий ток LD . В руководствах по ремонту CD проигрывате лей, изданных в США, рекомендуется следующий порядок проведения проверки: выключить про игрыватель, подсоединить мультиметр к эмиттер ному резистору, включить проигрыватель, воспро изведение, получить показания, затем выключить проигрыватель и отключить мультиметр. Касаться щупами измерительных приборов выводов лазерного диода не допускается. Не до пускается также использование омметра в цепях LD.
Фокусная и тракин катушки
Фокусная и тракин катушки входят в состав исполнительного механизма оптической головки. Эти катушки являются приводом линзы объектива в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Проверить катушки можно мультиметром, обычно фокусная катушка имеет сопротивление более 7 Ом. Например, в CD проигрывателе "RCA MCD141" эта катушка имела сопротивление 30 Ом, в "Denon DCD2560" фокусная катушка имела сопротивление 9 Ом. Тракин катушка имеет несколько меньшее сопротивление, но не менее 2 Ом. В данном случае все зависит от конкретного оптического преобразователя. Например, в оптических преобразователях фирмы "Matsushita" сопротивление этих катушек примерно одинаково. В инструкциях по ремонту изданных в США сказано, что фокусная катушка сопротивлением менее 7 Ом - имеет КЗ витки, то же и тракин катушка - менее 2 Ом - имеет КЗ витки. Для проверки катушек можно использовать батарейку 1,5 В. При проверке фокусной катушки линза объектива должна перемещаться вверх-вниз при смене полярности батарейки, а при проверке тракин катушки линза должна перемещаться в горизонтальной плоскости. В случае обрыва какой-либо из катушек не сле-дует сразу покупать оптический преобразователь, т.к. это не самая дешевая часть CDP. Обрыв цепи может произойти в следствии некачественной пайки выводов катушки. Для этого необходимо произвести некоторую разборку конструкции оптического блока (если это возможно) и убедиться в отсутствии дефектов в местах пайки выводов. Также необходимо обратить внимание на шлейфы. Последнее замечание больше относится к аппаратам, которые проработали 10...15 лет. При проведении такого ремонта нужно помнить, что лазерный диод является Electro Static Discharge элементом, т.е. после того как работоспособность привода линзы объектива восстановлена, лазер-ный диод должен выполнять свою функцию.
