CD工作原理课件

第第四四章章激光唱机激光唱机（CD 机）机）本章小节本章小节第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构第二节第二节CD 机的基本工作过程机的基本工作过程第三节第三节CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析.第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构一、数字音响概述一、数字音响概述二、音频信号数字化存储过程二、音频信号数字化存储过程三、数字光盘三、数字光盘四、四、CD 机的结构机的结构.一、数字音响概述一、数字音响概述 1.数字音响技术的发展数字音响技术的发展 数字音响技术数字音响技术：即取样、量化、编码等数字化技术即取样、量化、编码等数字化技术。彻彻底底解解决决了了模模拟拟音音响响中中存存在在的的失失真真大大、信信噪噪比比低低、动动态态范范围围小小的问题的问题。2.数字音响技术的优点：数字音响技术的优点：保保真真度度高高、抗抗干干扰扰能能力力强强、动动态态范范围围大大，信信噪噪比比高高、重重放放信信号号流流畅畅稳稳定定、无无抖抖晃晃、数数字字音音响响信信号号在在加加工工处处理理、传传输输、存存储储、编编辑辑过程中灵活方便，稳定可靠。过程中灵活方便，稳定可靠。第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.一、数字音响概述一、数字音响概述 3.数字光盘存储技术数字光盘存储技术 音响信号的记录方法音响信号的记录方法：磁记录和光记录两类。磁记录和光记录两类。光光记记录录采采用用光光盘盘存存储储技技术术，即即运运用用激激光光技技术术以以光光学学方方式式将将数数字字化化的的音音响响信信号号在在一一个个称称作作光光盘盘的的塑塑料料介介质质圆圆盘盘上上进进行行信信息息写写读读的的信信息息存储技术。存储技术。优优点点：音音质质好好、操操作作编编辑辑方方便便、盘盘片片存存储储密密度度高高、信信息息写写、读读无机械接触、无磨损、保存时间长、盘片生产工艺简单、成本低。无机械接触、无磨损、保存时间长、盘片生产工艺简单、成本低。第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.一、数字音响概述一、数字音响概述 数字光盘存储系统框图数字光盘存储系统框图 要要将将一一个个模模拟拟信信号号用用光光记记录录方方式式存存储储到到光光盘盘中中，须须经经过过信信源源编编码码、格格式式化化编编码码、信信道道编编码码 /调调制制三三部部分分加加工工处处理理后后，才才能能通通过过写写光头记录在光盘中。光头记录在光盘中。第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.一、数字音响概述一、数字音响概述 用于数字音响的光盘存储系统框图用于数字音响的光盘存储系统框图 信信源源编编码码将将连连续续的的模模拟拟信信号号通通过过采采样样、量量化化和和编编码码三三个个环环节节变变换换成成离离散散的的数数字字信信号号，核核心心问问题题是是解解决决好好保保真真度度（带带宽宽）和和传传输输效效率（传输率）这一对矛盾；率（传输率）这一对矛盾；第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.一、数字音响概述一、数字音响概述 用于数字音响的光盘存储系统框图理解用于数字音响的光盘存储系统框图理解 信信源源编编码码：将将连连续续的的模模拟拟信信号号通通过过采采样样、量量化化和和编编码码三三个个环环节节变变换换成成离离散散的的数数字字信信号号；核核心心问问题题是是解解决决好好保保真真度度（带带宽宽）和和传传输输效率（传输率）这一对矛盾。效率（传输率）这一对矛盾。信信道道编编码码/调调制制：实实现现检检错错、纠纠错错编编码码，降降低低系系统统误误码码，提提高高信信噪噪比比，提提高高系系统统的的可可靠靠性性和和数数字字信信号号转转换换成成适适合合在在塑塑料料盘盘片片上上存存储的物理形式。储的物理形式。读信号处理过程实质上是写信号处理的逆过程。读信号处理过程实质上是写信号处理的逆过程。第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.二、音频信号数字化存储过程二、音频信号数字化存储过程 1.A/D 变换变换 音音频频信信号号的的数数字字化化首首先先要要经经过过采采样样、量化、编码的量化、编码的A/D变换过程变换过程 采采样样：在在时时间间轴轴上上以以一一定定的的周周期期间间断地采取模拟信号在这些时刻的值。断地采取模拟信号在这些时刻的值。量量化化：在在幅幅度度上上用用某某种种精精度度的的“尺尺”来测量所采样的值。来测量所采样的值。编编码码：把把幅幅度度上上已已量量化化的的取取样样值值，用一用一组组“0”与与“1”的码来代表。的码来代表。第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.二、音频信号数字化存储过程二、音频信号数字化存储过程 A/D 变换的结果：变换的结果：将将一一个个模模拟拟音音频频信信号号变变成成了了与与它它毫毫无无相相似似之之处处的的一一串串二二进进制制数数码码，这一串二进制编码包含了模拟音频信号中的所有信息。这一串二进制编码包含了模拟音频信号中的所有信息。量量化化过过程程中中，由由于于所所用用“尺尺”的的精精度度有有限限，又又采采用用四四舍舍五五入入的的量量化化方方式式，使使得得经经量量化化后后的的波波形形与与实实际际波波形形存存在在误误差差，这这个个误误差差称之为量化噪声。称之为量化噪声。克克服服量量化化噪噪声声是是 CD 机机提提高高信信噪噪比比、扩扩大大动动态态范范围围必必须须解解决决的的问问题题。提提高高采采样样频频率率、增增加加量量化化位位数数是是极极有有效效的的手手段段。CD 方方式式的的常用量化位数为常用量化位数为 16 bit。第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.二、音频信号数字化存储过程二、音频信号数字化存储过程 编码编码：编码是将已量化的各电平值用二进制数码表示的过程编码是将已量化的各电平值用二进制数码表示的过程 在在电电路路中中“1”代代表表有有脉脉冲冲，“0”代代表表无无脉脉冲冲，这这些些幅幅度度相相等的脉冲信号称作脉冲编码调制（等的脉冲信号称作脉冲编码调制（PCM）信号。信号。信信道道编编码码是是采采用用检检错错、纠纠错错编编码码的的措措施施克克服服数数字字化化加加工工处处理理、传输存储过程中产生的误码，使传输存储过程中产生的误码，使CDCD方式实用化的技术；方式实用化的技术；信道调制则是一种寻找适合塑料盘片存储的物理形式的技术。信道调制则是一种寻找适合塑料盘片存储的物理形式的技术。CD 方方式式在在音音乐乐数数据据写写入入盘盘片片时时，信信道道编编码码采采用用交交叉叉交交织织里里德德索索罗罗门门编编码码，即即CIRCCIRC纠纠错错编编码码；信信道道调调制制则则采采用用EFMEFM调调制制，即即 8-14 调制。调制。第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.二、音频信号数字化存储过程二、音频信号数字化存储过程 2.CIRC 纠错编码纠错编码 CIRC 纠错编码十分繁琐、复杂，它的编码过程纠错编码十分繁琐、复杂，它的编码过程 示意图如下：示意图如下：第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.二、音频信号数字化存储过程二、音频信号数字化存储过程 3.EFM 调制调制 EFM 调制和调频（调制和调频（FM）、）、调幅（调幅（AM）等调制一样，可将等调制一样，可将待传输或存储的信号变成另一种形式的信号，以满足传输或存储的待传输或存储的信号变成另一种形式的信号，以满足传输或存储的特点和需要。特点和需要。对于塑料光盘这种存储介质，是以坑点这种物理形式记录音乐对于塑料光盘这种存储介质，是以坑点这种物理形式记录音乐数据的。数据的。EFM 调制最终将原来的二进制码流变成了调制最终将原来的二进制码流变成了 9 种尺寸的坑点序列种尺寸的坑点序列记录在光盘中，坑点的长短与记录在光盘中，坑点的长短与EFM调制信号的对应关系如下图最下调制信号的对应关系如下图最下方所示方所示 9 种坑点的形状及在光盘中的排列情形。种坑点的形状及在光盘中的排列情形。第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.二、音频信号数字化存储过程二、音频信号数字化存储过程 3.EFM 调制过程图调制过程图 第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.三、数字光盘三、数字光盘 1.数字光盘的物理格式数字光盘的物理格式 第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构 CD光光盘盘：直直径径 12 cm，厚厚度度 1.2 mm。光光盘盘材材料料为为聚聚碳碳酸酸酯酯透透明塑料，信息面镀有铝反射层，并涂有一层保护膜。明塑料，信息面镀有铝反射层，并涂有一层保护膜。数数字字信信号号以以坑坑点点序序列列的的物物理理形形式式刻刻制制在在厚厚度度为为 0.00.01 m m 的的铝铝反反射射层层上上，信信号号坑坑的的宽宽度度为为 0.5 m m，长长度度为为 0.833 3.054 m m，深深度度为为 0.11 m m。坑坑点点序序列列沿沿着着相相距距 1.6 m m 中中心心距距的的螺螺旋旋形形轨轨迹迹由由内内向向外外排排列。每张光盘大约有列。每张光盘大约有 2 万圈信迹，共约万圈信迹，共约 6 109 7 109 个坑。个坑。.三、数字光盘三、数字光盘 CD 光盘图光盘图 第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构 聚聚碳碳酸酸酯酯透透明明塑塑料料层层的的折折射射率率n1 为为 1.5，它它也也是是光光学学系系统统的的组组成成部部分分，激激光光束束从从空空气气中中射射入入它它后后，将将进进一一步步产产生生折折射射，最最终终以以1m 的的光点聚焦在信号坑上。光点聚焦在信号坑上。.三、数字光盘三、数字光盘 CD 光盘图的制造过程和分类光盘图的制造过程和分类 第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构 制造过程：录音、合成、制片制造过程：录音、合成、制片 分分类类：根根据据每每个个阶阶段段所所采采用用的的是是模模拟拟（A）技技术术还还是是数数字字（D）技术，光盘被分成技术，光盘被分成 ADD、AAD、DAD、DDD 四类四类。ADD：录音采用模拟方式，合成、制片采用数字方式；录音采用模拟方式，合成、制片采用数字方式；DDD：从录音、合成到制片，都采用数字方式。从录音、合成到制片，都采用数字方式。AAD：录音、合成采用模拟方式，制片采用数字方式；录音、合成采用模拟方式，制片采用数字方式；DAD：录音、制片采用数字方式、合成采用模拟方式；录音、制片采用数字方式、合成采用模拟方式；.三、数字光盘三、数字光盘 2.数字光盘的数据结构数字光盘的数据结构 第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构 （1）CD 帧帧 CD帧是存放声音数据的基本单元帧是存放声音数据的基本单元 一一个个 CD 帧帧有有 588 个个通通道道位位，分分为为同同步步信信号号、子子码码（控控制制/显显示示）、左左、右右声声道道声声音音数数据据及及 Q、P 纠纠错错校校验验码码共共 6 个个单单元元。可可以以算出帧同步频率为算出帧同步频率为 7.35 kHz。.三、数字光盘三、数字光盘CD 帧的数据结构及扇区结构如下图帧的数据结构及扇区结构如下图 第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构.三、数字光盘三、数字光盘 （1）扇区与子码帧扇区与子码帧 第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构 98 个个 CD 帧帧将将组组成成一一扇扇区区（节节），扇扇区区是是数数据据存存储储中中的的最最小小单单位位。在在一一个个扇扇区区中中由由 CD 帧帧中中的的子码又组成一个子码帧。子码又组成一个子码帧。.四、四、CD 机的结构机的结构 CD 机的基本结构：机的基本结构：第一节第一节数字音响与数字音响与 CD 机的结构机的结构 CD 机主要由机芯、重放信号处理系统、伺服系统、整机控制机主要由机芯、重放信号处理系统、伺服系统、整机控制系统、机械系统和供电系统等部分组成。系统、机械系统和供电系统等部分组成。.第二节第二节 CD 机的基本工作过程机的基本工作过程一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大二、信道解调、二、信道解调、解码解码三、信源解码三、信源解码四、四、音频电路音频电路五、五、整机控制电路整机控制电路.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 1.激光头激光头 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 光光电电转转换换过过程程：利利用用激激光光头头射射出出的的激激光光束束，经经聚聚焦焦和和随随动动伺伺服服系系统统的的定定位位控控制制后后，形形成成一一个个受受控控光光点点扫扫描描光光盘盘信信迹迹，通通过过光光的的干干涉将受到坑点信号调制的光信号转变为相应电信号。涉将受到坑点信号调制的光信号转变为相应电信号。组组成成：由由激激光光器器、光光学学系系统统和和光光电电转转换换系统三大部分构成。系统三大部分构成。.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 激光器激光器 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 组组成成：由由一一只只激激光光二二极极管管（LD）和和一一只只监监控控光光电电二二极极管管（PD）组成组成 工工作作过过程程：激激光光二二极极管管通通电电后后，在在光光功功率率控控制制电电路路（APC 电电路路）的的监监控控下下，从从窗窗口口射射出出激激光光束束以以读读取取光光盘盘上上的的信信息息，激激光光束束在在到到达达光光盘盘信信息息面面前前还还须须经经过过一一套套精精密密的的光光学学系系统统，并并最最终终在在光光盘盘信信息面上聚焦成直径约息面上聚焦成直径约 1 m m 的光点。的光点。三三光光束束型型激激光光头头利利用用光光栅栅板板将将光光束束分分裂裂为为三三束束光光，其其中中主主光光束束用用于于拾拾取取声声音音信信号号及及聚聚焦焦误误差差信信号号，两两个个辅辅助助光光束束用用于于检检测测循循迹迹误误差信号。差信号。.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 激光二极管结构及特性图激光二极管结构及特性图 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 2.光盘信号的读取光盘信号的读取 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 激激光光聚聚焦焦光光点点投投射射在在无无坑坑点点平平台台时时：各各反反射射光光同同频频同同相相而而相相互互叠加，使反射光最强；叠加，使反射光最强；激激光光聚聚焦焦光光点点投投射射在在有有坑坑点点凸凸台台处处 ：平平台台和和凸凸台台的的反反射射光光相相位相反相互抵消，使反射光最弱，造成了反射光束光强的差异。位相反相互抵消，使反射光最弱，造成了反射光束光强的差异。反反射射光光束束返返回回光光学学系系统统后后,经经偏偏振振光光分分离离器器偏偏转转 90 ，再再通通过过柱柱面面透透镜镜射射向向由由 A、B、C、D、E、F 6 只只光光电电二二极极管管，将将受受到到调调制制的反射光信号转换为相应的电信号。的反射光信号转换为相应的电信号。.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 光电二极管工作原理图光电二极管工作原理图 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理原理原理.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 各信号的读取原理图各信号的读取原理图 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理原理原理.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 （1）RF 射频信号（代表声音信号）的拾取射频信号（代表声音信号）的拾取 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 反反射射到到 A、B、C、D 4 个个光光电电二二极极管管上上的的主主光光束束经经光光电电转转换换后后变变为为电电流流信信号号，经经运运算算放放大大器器进进行行 I/V 变变换换后后再再经经求求和和运运算算，即即获获得得RFRF信信号号。坑坑点点分分布布与与拾拾取取信信号号的的波波形形对对应应关关系系其其波波形形与与正正弦波极相似。弦波极相似。.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 9 种坑点的标准波形示意图：种坑点的标准波形示意图：第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 9 种周期不同的类正弦波的组合形成了独特的种周期不同的类正弦波的组合形成了独特的“眼图眼图”信号信号.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 （2）聚焦误差信号（聚焦误差信号（FE）的检测的检测 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 散法检测原理散法检测原理：.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 （3）循迹误差信号（循迹误差信号（TE）的检测的检测 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 三光束法检测原理三光束法检测原理.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 3.光电的位置控制光电的位置控制 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 由于光盘在制造中的误差、盘片的变形、光盘转速的不稳定等由于光盘在制造中的误差、盘片的变形、光盘转速的不稳定等原因，使光盘有原因，使光盘有上下（上下（z 方向）的波动，在径向（方向）的波动，在径向（y 方向）也会有因方向）也会有因偏心误差造成的偏摆，在切向（偏心误差造成的偏摆，在切向（x 方向）则会有因转速方向）则会有因转速不稳定造成不稳定造成的线速度的抖动。的线速度的抖动。读光点读光点 M 必须在这三个方向上紧紧必须在这三个方向上紧紧跟随这些变化，才能正确读出光盘上的跟随这些变化，才能正确读出光盘上的坑点信号。坑点信号。.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 聚焦伺服的工作过程图：聚焦伺服的工作过程图：第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 （1）循迹伺服循迹伺服 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 循循迹迹伺伺服服的的目目的的：在在信信号号拾拾取取过过程程中中通通过过控控制制光光头头的的物物镜镜做做微微小小的的径径向向偏偏移移，在在信信号号面面上上跟跟踪踪扫扫描描具具有有因因各各种种偏偏心心因因素素导导致致径径向向偏摆的目标信迹。偏摆的目标信迹。聚焦伺服电路的结构如图聚焦伺服电路的结构如图 .一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 循迹伺服装置图循迹伺服装置图 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 （3）进给伺服进给伺服 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 聚聚焦焦伺伺服服的的目目的的：实实现现在在光光盘盘大大范范围围（33 mm）内内的的径径向向跟跟踪踪，以完成选曲、编辑、控制等方面的需要。以完成选曲、编辑、控制等方面的需要。聚焦伺服电路的结构如图聚焦伺服电路的结构如图 进给误差信号由循迹驱动信号提供。进给误差信号由循迹驱动信号提供。.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 进给驱动电压与循迹线圈的驱动电压间的关系图进给驱动电压与循迹线圈的驱动电压间的关系图 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 进给驱动电压波形说明了进给电动机常处于间歇工作状态。进给驱动电压波形说明了进给电动机常处于间歇工作状态。.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 常见进给传动机构图：常见进给传动机构图：第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 为为克克服服随随机机存存取取过过程程中中光光头头的的惯惯性性，使使系系统统稳稳定定工工作作，一一般般都都设设有有传传动动机构防振措施。机构防振措施。.一、光盘信号的读取与放大一、光盘信号的读取与放大 （4）主轴伺服主轴伺服 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 主主轴轴伺伺服服的的目目的的：让让直直接接带带着着光光盘盘旋旋转转的的主主轴轴电电动动机机转转速速实实现现CLVCLV控制方式。控制方式。主轴伺服电路的原理如图主轴伺服电路的原理如图 .二、信道解调解码二、信道解调解码 信道解调、解码电路的结构如图所示信道解调、解码电路的结构如图所示 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 电电路路按按功功能能可可分分为为前前置置放放大大、整整形形和和数数字字信信号号处处理理（DSP）两两大部分。大部分。.二、信道解调解码二、信道解调解码 信道解调、解码电路的脉冲示意图信道解调、解码电路的脉冲示意图 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理.三、信源解码三、信源解码 1.数数/模变换电路模型及结构数模变换电路模型及结构数/模变换器（模变换器（DAC）第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 信信源源解解码码电电路路功功能能：进进行行数数 /模模变变换换（D /A变变换换），以以恢恢复复原原模拟音频信号。模拟音频信号。.三、信源解码三、信源解码 2.多位超取样多位超取样 DAC第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 经经信信道道解解调调解解码码后后的的 DATA 信信号是号是 PCM 码流码流,其频谱如右图其频谱如右图.三、信源解码三、信源解码 当超取样频率为当超取样频率为 2 fs 和和 4 fs 时时,频谱如图所示。频谱如图所示。第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 超取样超取样 DAC 的电路框图的电路框图 数字滤波数字滤波D/A 转换转换模拟模拟 LPF 模拟模拟输出输出16 bit数字信号数字信号.三、信源解码三、信源解码 1.1 bit DAC 技术技术 第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 1 bit DAC 技技术术按按 DAC 电电路路模模型型来来说说，就就是是只只用用 16 只只杯杯中中最最小小一一只只杯杯子子（1 bit）向向桶桶中中倒倒水水，显显然然这这要要极极大大地地提提高高单单位位时时间间的的倒倒水水次次数数即即超超取取样样频频率率，才才能能满满足足转转换换需需要要。理理论论计计算算证证明明，此此时时的的超超取取样样频频率率高高达达（216-1）fs（即即 2 890 MHz），按按目目前前的的技技术术这是无法实现的。这是无法实现的。要要使使 1 bit DAC 技技术术得得以以实实用用化化，必必须须将将超超取取样样频频率率降降下下来来，能实现降频的关键技术是噪声整形技术。能实现降频的关键技术是噪声整形技术。.三、信源解码三、信源解码 噪声整形技术：噪声整形技术：第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 噪噪声声整整形形技技术术在在频频谱谱上上能能将将总总量量化化白白噪噪声声整整形形，使使整整形形后后的的噪噪声频谱脱离音频范围而被推向高端声频谱脱离音频范围而被推向高端 当当 8 倍超取样时，白倍超取样时，白噪声已完全脱离音频信号噪声已完全脱离音频信号频谱。频谱。.三、信源解码三、信源解码 噪声整形技术结构框图：噪声整形技术结构框图：第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 采采用用了了噪噪声声整整形形电电路路，超超取取样样频频率率可可从从（216 1）fs 降降为为 256 fs （即即从从 2 890 MHz 降降为为 11.289 6 MHz），使使得得 1 bit DAC 技术不但实用化并可达到技术不但实用化并可达到 20 bit 以上以上 DAC 的效果。的效果。其结构框图如下其结构框图如下:数字滤波数字滤波噪声整形噪声整形LPF 模拟信号模拟信号数字信号数字信号.四、音频电路四、音频电路 音频电路组成：音频电路组成：第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理 由由分分离离取取样样电电路路、低低通通滤滤波波器器、去去加加重重电电路路、输输出出放放大大器器及及静静音电路等部分组成。音电路等部分组成。其结构框图如下其结构框图如下分离取样分离取样电路电路低低 通通滤波器滤波器去去 加加 重重 输出输出输入输入 输出放大输出放大静音电路静音电路.四、音频电路四、音频电路 音频电路信号图音频电路信号图第二节第二节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理.五、整机控制电路五、整机控制电路 整机控制电路以整机控制电路以 CPU 为中心组成。电路的组成如图为中心组成。电路的组成如图第第二二节节 CD 机的基本工作原理机的基本工作原理.第第三三节节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析一、整机电路组成一、整机电路组成二、整机工作过程二、整机工作过程三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修.一、整机电路组成一、整机电路组成 整机电路构成：整机电路构成：第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 主要由机芯、主主要由机芯、主 PCB 板和控制板和控制 PCB 板三大部分组成。板三大部分组成。.整机电路图整机电路图 第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析.一、整机电路组成一、整机电路组成 1.机芯机芯第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 组成：组成：激光头、驱动电动机及机械激光头、驱动电动机及机械 （1）激光头：激光头：光学系统：用于光学系统：用于拾取光盘上的坑点信号及聚焦、循迹误差信号拾取光盘上的坑点信号及聚焦、循迹误差信号 6 象象限限光光电电检检测测系系统统：用用于于拾拾取取光光盘盘上上的的坑坑点点信信号号及及聚聚焦焦、循循迹误差信号迹误差信号 聚焦与循迹线圈：聚焦与循迹线圈：用于执行聚焦和循迹伺服用于执行聚焦和循迹伺服 激光二极管（激光二极管（LD）监控光电二极管（监控光电二极管（PD）：用于激光二极管的自动光功率控制用于激光二极管的自动光功率控制 .一、整机电路组成一、整机电路组成 （2）驱动电动机及机械部分驱动电动机及机械部分第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 组成：组成：由三台电动机、两个限位开关和一套齿轮减速机构组成由三台电动机、两个限位开关和一套齿轮减速机构组成 进给电动机执行激光头的进给伺服及配合完成循迹伺服；进给电动机执行激光头的进给伺服及配合完成循迹伺服；加载限位开关则控制托盘的进出位置。加载限位开关则控制托盘的进出位置。主轴电动机带动光盘保持恒线速旋转；主轴电动机带动光盘保持恒线速旋转；激光头限位开关控制激光头的返回位置；激光头限位开关控制激光头的返回位置；加载电动机执行托盘的进出及光盘的装卸；加载电动机执行托盘的进出及光盘的装卸；.一、整机电路组成一、整机电路组成 2.主主 PCB 板板第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 组成：组成：由由 9 块集成电路（块集成电路（IC）及外围元件组成。及外围元件组成。IC1 是是 RF 射射频放大频放大 IC，型号为型号为 CXA 1081 M。主主要要任任务务：对对 RF 射射频频信信号号、聚聚焦焦与与循循迹迹误误差差信信号号的的放放大大以以及及自动光功率控制（自动光功率控制（APC）。）。IC1 还内藏有聚焦识别信号（还内藏有聚焦识别信号（FOK）检测等电路。检测等电路。.一、整机电路组成一、整机电路组成 IC2 是伺服信号处理是伺服信号处理 IC，型号为型号为 CXA 1082 Q。第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 可以通过可以通过 CPU 指令来执行各种伺服处理。指令来执行各种伺服处理。主主要要任任务务：对对 RF 射射频频信信号号、聚聚焦焦与与循循迹迹误误差差信信号号的的放放大大以以及及自动光功率控制（自动光功率控制（APC）。）。IC2 还还内内藏藏分分频频器器、主主轴轴伺伺服服用用低低通通滤滤波波器器（LPF）、防防震震电电路路以以及及位位时时钟钟再再生生锁锁相相环环（PLL）用用的的环环路路滤滤波波器器和和压压控控振振荡荡器器（VCO）等电路。等电路。.一、整机电路组成一、整机电路组成 IC3 是数字信号处理是数字信号处理 IC，型号为型号为 CXD 1130 Q。第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 IC4 是是 16 KB SRAM（静态随机存储器）。静态随机存储器）。主主要要任任务务：执执行行 EFM 数数据据的的解解调调、子子码码的的解解调调、CIRC 纠纠错错解解码等任务。码等任务。同同时时还还完完成成帧帧同同步步信信号号的的检检测测、保保护护和和插插补补，实实现现主主轴轴电电动动机机恒线速度（恒线速度（CLV）伺服、数字滤波以及总线控制等任务。伺服、数字滤波以及总线控制等任务。主主要要任任务务：完完成成 EFM 解解调调后后数数据据的的去去交交织织以以及及误误码码检检测测和和校校正等。正等。.一、整机电路组成一、整机电路组成 IC5 是系统控制是系统控制 IC，型号为型号为 CXP 1010 Q。第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 IC7 为为 2 通道驱动放大电路，型号为通道驱动放大电路，型号为 TA 7256。主主要要任任务务：管管理理整整机机运运行行、执执行行各各种种伺伺服服控控制制、数数字字信信号号处处理理，还可用于液晶显示器还可用于液晶显示器 LCD 驱动、键盘扫描控制以及遥控解码。驱动、键盘扫描控制以及遥控解码。主主要要任任务务：完完成成 EFM 解解调调后后数数据据的的去去交交织织以以及及误误码码检检测测和和校校正等。正等。.一、整机电路组成一、整机电路组成 IC9 为为 2 通道运算放大器，型号为通道运算放大器，型号为 4558。第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 IC10 为为 6 bit 数数/模转换（模转换（DAC）电路，型号为电路，型号为 LC 7881 C。主要任务：用于音频信号的前置放大。主要任务：用于音频信号的前置放大。主主要要任任务务：用用于于数数 /模模转转换换，内内藏藏 2 个个同同相相输输出出的的数数/模模转转换换通道，最大转换频率为通道，最大转换频率为 176.4 MHz。IC8 为电源稳压集成电路，型号为为电源稳压集成电路，型号为 M 5290。主主要要任任务务：内内藏藏系系统统复复位位电电路路、过过流流保保护护电电路路、过过热热保保护护电电路路以及电压开关控制电路。以及电压开关控制电路。.一、整机电路组成一、整机电路组成 3.控制控制 PCB 板板第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 组成：组成：包括液晶显示器（包括液晶显示器（LCD）、）、键矩阵及遥控发射接收器等。键矩阵及遥控发射接收器等。液液晶晶显显示示器器采采用用动动态态驱驱动动，用用于于显显示示 CD 唱唱机机播播放放的的曲曲目目、时时间以及当前工作状态等。间以及当前工作状态等。键矩阵采用动态扫描驱动，最多可执行键矩阵采用动态扫描驱动，最多可执行 16（4 4）个键指令。）个键指令。遥控编码、解码采用遥控编码、解码采用 NEC 方式，接收头为方式，接收头为 SBX 1610。.二、整机工作过程二、整机工作过程 工作过程工作过程:第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 由由激激光光头头拾拾取取的的射射频频信信号号 RF、聚聚焦焦误误差差信信号号 FE 以以及及循循迹迹误误差差信信号号 TE 经经放放大大后后，RF 再再经经整整形形处处理理转转换换成成 EFM 信信号号送送往往IC3，FE 和和 TE 则则直直接接送送往往 IC2。通通过过调调整整电电位位器器 RV105 和和 RV104来来改改变变FE 和和 TE 的的增增益益大大小小；通通过过调调整整 RV103 使使 EF 的的平平衡衡，RF 的的偏偏置置（聚焦偏置）则由（聚焦偏置）则由 RV102 调整。调整。输输入入 IC2 的的 FE 和和 TE 信信号号经经放放大大和和相相位位补补偿偿后后，通通过过一一系系列列的的开关控制电路，分别由开关控制电路，分别由 5 脚脚 FEO 和和 11 脚脚 TAO 输出。输出。.二、整机工作过程二、整机工作过程 工作过程工作过程:第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 另另外外，TE 信信号号还还需需经经直直流流提提取取电电路路产产生生激激光光头头进进给给信信号号，此此信信号号放放大大后后由由 14 脚脚 SLO 输输出出。FEO 信信号号经经驱驱动动三三极极管管放放大大输输出出给给聚焦线圈，线圈在磁场中带动物镜做上下运动，执行聚焦伺服。聚焦线圈，线圈在磁场中带动物镜做上下运动，执行聚焦伺服。TAO 信信号号经经驱驱动动三三极极管管放放大大输输出出给给循循迹迹线线圈圈，线线圈圈在在磁磁场场中中带带动动物物镜镜做做径径向向微微动动，执执行行循循迹迹伺伺服服。SLO 同同样样经经驱驱动动三三极极管管放放大大输输出出给给进进给给电电动动机机，电电动动机机旋旋转转经经一一组组齿齿轮轮减减速速后后带带动动激激光光头头做做径径向向滑动，执行唱头的进给伺服。滑动，执行唱头的进给伺服。.二、整机工作过程二、整机工作过程 工作过程工作过程:第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 输输入入到到 IC3 的的信信号号经经帧帧同同步步检检测测、保保护护和和插插补补，完完成成 EFM 解解调调,并并分分解解出出辅辅助助码码。解解调调后后的的数数据据经经去去交交织织完完成成误误码码检检测测和和校校正正，不不可可校校正正的的数数据据则则采采用用插插补补处处理理，数数据据再再经经数数字字滤滤波波，由由 78 脚脚DATA 输输出出 2 倍倍超超取取样样数数字字音音频频信信号号去去 IC10 DAC 电电路路的的 8 脚脚，经经D /A 转转换换后后再再分分解解出出 L、R 两两路路模模拟拟信信号号，送送至至模模拟拟 LPF 以以及及IC9 前前置放大电路，以线路输出方式输出音频信号。置放大电路，以线路输出方式输出音频信号。.二、整机工作过程二、整机工作过程 工作过程工作过程:第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 在在 IC3 中中由由子子码码解解出出来来的的控控制制码码直直接接送送往往 IC5，其其信信息息可可作作为为CPU 的的控控制制基基准准，也也可可用用于于 LCD 显显示示。IC3 中中检检测测出出的的帧帧同同步步还还可可用于主轴电动机的用于主轴电动机的 CLV 伺服控制。伺服控制。对对于于上上述述的的各各种种信信号号处处理理，主主要要由由 IC5 来来管管理理和和控控制制，IC5 通通过过 6 脚脚 DATA、1 脚脚 XLT、5 脚脚CLOCK发发送送各各种种控控制制指指令令，并并检检测测指指令令执执行行结结果果。3 脚脚 FOK 用用于于检检测测聚聚焦焦是是否否正正常常，19 脚脚 L IN 和和 20 脚脚 L OUT 用用于于发发送送 CD 托托盘盘进进出出驱驱动动信信号号，17 脚脚 MUT 用用于于发发送送静音开关信号，静音开关信号，18 脚脚 EOS 用于发送去加重开关信号。用于发送去加重开关信号。.二、整机工作过程二、整机工作过程 工作过程：工作过程：第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 11 脚脚 SW IN 和和 12 脚脚SW OUT则则用用于于检检测测 CD 托托盘盘进进出出是是否否到到位，位，11 脚还兼顾脚还兼顾 LD ON 功能，用于启动功能，用于启动 LD 和和 PD 电路。电路。遥遥控控器器发发射射的的信信号号经经 SBX 1610 接接收收、滤滤波波和和放放大大输输入入到到 IC5 的的 64 脚脚 RM IN 端，经解码后，端，经解码后，IC5 将发送出相应的控制指令。将发送出相应的控制指令。.二、整机工作过程二、整机工作过程 工作过程工作过程:第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 另另外外，TE 信信号号还还需需经经直直流流提提取取电电路路产产生生激激光光头头进进给给信信号号，此此信信号号放放大大后后由由 14 脚脚 SLO 输输出出。FEO 信信号号经经驱驱动动三三极极管管放放大大输输出出给给聚焦线圈，线圈在磁场中带动物镜做上下运动，执行聚焦伺服。聚焦线圈，线圈在磁场中带动物镜做上下运动，执行聚焦伺服。TAO 信信号号经经驱驱动动三三极极管管放放大大输输出出给给循循迹迹线线圈圈，线线圈圈在在磁磁场场中中带带动动物物镜镜做做径径向向微微动动，执执行行循循迹迹伺伺服服。SLO 同同样样经经驱驱动动三三极极管管放放大大输输出出给给进进给给电电动动机机，电电动动机机旋旋转转经经一一组组齿齿轮轮减减速速后后带带动动激激光光头头做做径径向向滑动，执行唱头的进给伺服。滑动，执行唱头的进给伺服。.三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修 1.故障检修方法故障检修方法第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 （1）CD 机的检修原则机的检修原则 TAO信号经驱动三极管放大输出给循迹线圈信号经驱动三极管放大输出给循迹线圈 先外围后先外围后 IC 先模拟后数字先模拟后数字 先硬件后软件先硬件后软件 先手控后遥控先手控后遥控 先关键点后一般点先关键点后一般点 .测试点：测试点：IC5 1、5、6 脚等指令脚等指令输出端。输出端。三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修 （2）CD 机信号的类型及测试点机信号的类型及测试点第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 EFM 信号信号 特点：特点：属于经解调后的属于经解调后的 16 位二进制数据串。位二进制数据串。控制指令码数字信号控制指令码数字信号 特特点点：属属于于音音响响数数字字编编码码信信号号，它它由由 3 T 11 T（T 为为位位周周期期）不同宽度的码型组成，平均值为零，数码率每秒数万次。不同宽度的码型组成，平均值为零，数码率每秒数万次。测试点：测试点：IC1 27、IC3 5 脚脚未解调未解调 EFM 信号。信号。.测试点：测试点：IC10 1、20 脚；脚；IC9 3、5、1、7 脚。脚。三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修 电动机驱动模拟信号电动机驱动模拟信号第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 特点：特点：属于低频模拟音频信号。属于低频模拟音频信号。音频模拟信号音频模拟信号 特特点点：信信号号幅幅度度和和极极性性是是误误差差控控制制的的函函数数，可可实实时时用用万万用用表表测测量。量。测试点：测试点：聚焦、循迹、主轴、加载等驱动信号端。聚焦、循迹、主轴、加载等驱动信号端。.测试点：测试点：IC5 20、12 脚等。脚等。三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修 时钟信号时钟信号 第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 特点：特点：幅度和极性与开关通断相关。幅度和极性与开关通断相关。开关信号开关信号 特点：特点：矩形波。矩形波。测试点：测试点：IC3 7、80 脚。脚。.三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修 （3）检修流程图检修流程图 第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析.e.装卸时应防止撞击振动。装卸时应防止撞击振动。三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修 （4）检修注意事项检修注意事项第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 a.取出托盘内盘片，切断电源。取出托盘内盘片，切断电源。特点：特点：属于经解调后的属于经解调后的 16 位二进制数据串。位二进制数据串。d.不不要要随随意意调调节节机机内内各各电电位位器器，尤尤其其是是光光功功率率调调整整电电位位器器要要慎慎调。调。b.拆拆卸卸、焊焊接接激激光光头头时时应应注注意意静静电电给给机机器器带带来来的的危危害害，激激光光头头及机内的集成电路均可能因静电而损坏。及机内的集成电路均可能因静电而损坏。c.检修时不要用眼睛直视激光束。检修时不要用眼睛直视激光束。.三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修 （4）检修注意事项检修注意事项第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 f.在清洗激光头时，不要使用带腐蚀性的溶剂。在清洗激光头时，不要使用带腐蚀性的溶剂。g.不要把激光头物镜表面刮花。不要把激光头物镜表面刮花。.三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修 2.三种常见故障的检修流程三种常见故障的检修流程 第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析 （1）装载机构故障检修流程图装载机构故障检修流程图.三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修 （2）光盘不转故障检修流程如图所示光盘不转故障检修流程如图所示 第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析.三、典型故障分析与检修三、典型故障分析与检修 （3）读目录故障检修流程如图所示读目录故障检修流程如图所示 第三节第三节 CD 机整机电路及故障分析机整机电路及故障分析.个人观点供参考，欢迎讨论！