Chương 4: Compact disc player

Chia sẻ: Dang Tan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

244
lượt xem 113
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Compact disc là thiết bị lưu trữ âm thanh dưới dạng số. Các nguồn tín hiệu âm thanh được mã hóa dưới dạng số (ADC). Sau đó được điều chế và ghi trên đĩa. Các tín hiệu số được ghi trên đĩa dưới dạng các lỗ trống (pit) hoặc mặt phẳng (plat). Người ta sử dụng diode laser để tạo chùm tia laser đi qua hệ thống thấu kính để ập trung năng lượng trên bề mặt của đĩa, cường độ của tia laser phụ thuộc vào các bit ín hiệu và ta sẽ có các pit và các plant...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 4: Compact disc player

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 72 CHƯƠNG IV COMPACT DISC PLAYER I. KHÁI NIỆM Compact disc là thiết bị lưu trữ âm thanh dưới dạng số. Các nguồn tín hiệu âm thanh được mã hóa dưới dạng số (ADC). Sau đó được điều chế và ghi trên đĩa. Các tín hiệu số được ghi trên đĩa dưới dạng các lỗ trống (pit) hoặc mặt phẳng (plat). Người ta sử dụng diode laser để tạo chùm tia laser đi qua hệ thống thấu kính để tập trung năng lượng trên bề mặt của đĩa, cường độ của tia laser phụ thuộc vào các bit tín hiệu và ta sẽ có các pit và các plant tương ứng trên mặt đĩa : khi phát, người ta cũng sử dụng tia laser chiếu trên mặt đĩa và nhận lại tia phản xạ, tùy theo cường độ mạnh yếu của tia phản xạ mà ta tạo lại các bit 0 và 1, thông tin này sau đó đưa qua mạch hoàn điệu và DAC để tạo lại tín hiệu âm tần. Chất lượng âm thanh ở ngõ ra của compact disc player cao hơn nhiều so với các máy ghi âm analog. Đặc tín của tín hiệu: • Không méo và biến dạng • Độ tách kênh tốt • Đặc tín tần số bằng phẳng • Hệ số méo nhỏ 0,004% II. CÁC THÔNG SỐ TIÊU BIỂU CỦA MÁY CD PLAYER Tiêu chuẩn đĩa: • Đường kính: 12cm, dày 1,2 mm • Thời gian phát 60 → 75 phút • Tia laser được sử dụng có bước sóng λ = 780nm . Ở compact disc player, chùm tia laser được phát ra từ 1 diodelaser có bước sóng λ = 780nm , với bức xạ này có thể gây bỏng da, hỏng mắt. Tốc độ quay đĩa: thay đổi từ 200 → 500 vòng phút ( ở trong cùng: 500v/p, ngoài 200 v/p ) Trong đĩa CD, âm thanh được mã hóa thành các bit 1 và 0. Sau đó được ghi lên đĩa trên những đường tròn đồng tâm từ trong ra ngoài và được gọi là các track. Số kênh: 2 kênh Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
73 Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông Đáp ứng tần số: 5 Hz → 20 KHz Lượng tử hóa tín hiệu: 16 bit Độ méo: < 0,008% Tần số lấy mẫu: 44,1 KHz Hệ điều chế: EFM ( Eight – fourteen Module ) Công suất phát xạ tia laser: 0, 2mw III. CẤU TRÚC ĐĨA CD Đĩa CD cấu tạo là một tấm phẳng, tròn, đường kính 2cm được làm bằng policarbonat. Phần tâm đĩa là 1 lỗ tròn, đường kính 15mm, phần trong suốt bên ngoài có đường kính từ 26 → 33mm được gọi là vùng kẹp đĩa, được dùng để giữ cố định đĩa trên bàn xoay. Lớp bao phủ có bề rộng từ 46mm → 117mm phản chiếu tia laser, trong đó bao gồm: • Phần Lead in: là nơi chứa bảng nội dung của đĩa, bảng nội dung dùng để chứa các thông tin như: tổng số thời gian phát, số bản nhạc, thời gian cho mỗi bản nhạc,….. • Phần Lead out: chứa thông tin kết thúc chế độ phát. • Phần chương trình: chứa nội dung thông tin lưu trữ. Tín hiệu âm tần sau khi qua bộ ADC 16 bit sẽ được biến điệu PCM. Sau đó đổi thành EFM và được ghi lên các track với các chiều dài pit khác nhau: 0,87 µ m → 3,18µ m , bề rộng lổ là 0,5µ m . Người ta dựa trên chiều dài của các pit và chia chúng thành 9 lọai khác nhau: 3 T ( 0,87 µ m ) → 11T ( 3,18µ m ) , các pit này được sắp xếp liên tục trên track. Khoảng cách giữa 2 track là 1, 6µ m Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 74 0,5µm 3T → 0,87 µ m 4T → 1,16 µ m 5T → 1, 45µ m 6T → 1, 74 µ m 7T → 2, 02µ m 8T → 2,31µ m pit 9T → 2, 60 µ m 10T → 2,89 µ m track 11T → 3,16 µ m 1.6µm Lead In Lead Out 1.2mmm 15 46 117 120mm Hình 4.1 Cấu trúc đĩa CD Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 75 IV. SƠ ĐỒ KHỐI KHI GHI TÍN HIỆU CD Sound PCM soure OP.M Laser Recording Photo lens sensor Lense control system Hình 4.2 Sơ đồ khối ghi tín hiệu lên đĩa CD V. SƠ ĐỒ KHỐI KHI PHÁT Data Strobe RF Amp EFM det LEFT LPF(L) Focus servo DSP DAC Spindle servo Tracking RIGHT System LPF(R servo control Sled Display servo Power SERVO Hình 4.3 Sơ đồ khối khi phát tín hiệu CD Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 76 Nhiệm vụ của các khối: Khối RF : có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện và khuếch đại tín hiệu này cấp cho khối servo và khối DSP. Data strobe : có nhiệm vụ nhận tín hiệu RF để tách sóng EFM để trả lại mã nhị phân 8 bit nguyên thủy. Ngoài ra còn có nhiệm vụ tách tín hiệu đồng bộ được ghi trên đĩa. Khối DSP: có nhiệm vụ xử lý số tín hiệu, sửa sai, ….. DAC : có nhiệm vụ phục hồi tín hiệu analog từ ngõ ra số từ khối DSP để cấp cho cách mạch lọc hạ thông để tạo LEFT, RIGHT Khối Servo: • Spindle : có nhiệm vụ nhận tín hiệu phản hồi từ DSP để điều khiển vận tốc quay của động cơ quay đĩa, để thay đổi tốc độ này từ 200 vòng/ phút đến 500 vòng/ phút. • Focus servo : nhận tín hiệu từ RF- Amp để điều khiển điện áp cấp cho cuộn dây Focus oil để tăng độ hội tụ của chùm ánh sáng laser. • Tracking servo: nhận tín hiệu hồi tiếp từ RF Amp để điều khiển cuộn tracking làm cho chùm ánh sáng chiếu đúng track cần đọc. • Sled servo : Nhận tín hiệu từ ngõ ra của khối tracking servo để biết khi nào cần dịch chuyển đầu đọc sang track mới. CPU : Điều khiển mọi họat động của hệ thống. Display : Màn hình hiển thị VI. MẠCH NGUỒN TRÊN CD PLAYER Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 77 5VAC Heater -33VDC Display 15VAC 10VAC +5V 0 10VAC 7805 15VAC +8.4V -5V 7905 -8.4V +12V 7812 -12V 7912 Hình 4.4 Nguồn của một VCD VII.KHỐI LASER PICKUP 1. Laser diode: Dùng để tạo ánh sáng laser có bước sóng 780nm, hình dạng của diod laser MD GND LD LD MD 0 LD: Laser diode, dùng để phát ra tia laser cung cấp cho cụm quang học và diode MD. MD: Monitor diode ( diode giám sát ), nhận ánh sáng từ diode laser tới để cung cấp cho mạch APC ( Automatic Power Control ) Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 78 Đĩa Objective lens (vật kính) Hệ thống thấu kính Thấu kính hình trụ Bán lăng kính Photo diode array & tách tia A, b, C, D, E, f Thấu Mạch RF Amp kính Focus Servo Lưới mhiễu xạ lõm Tracking servo Laser diode LD MD Hình 4.5 Khối laser pickup 2. Cấu tạo thực tế của cụm quang học: Một số thuật ngữ: • Focus coil: cuộn hội tụ • Tracking coil: cuộn tracking • Obiective lens: vật kính • Beam splitler: Bộ tách tia • Cylinder lens: thấu kính hình trụ • Grating grid: lưới tán xạ • Photo detector: tách sóng quang Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 79 Focus coil Objective lens Tracking coil Nam châm vĩnh cửu Thấu kính tia Thấu kính hình trụ Diode laser Photo detector Lưới tán xạ Hình 4.6 cấu tạo mắt đọc 3. Đường đi của tia sáng trong cụm quang học: Chùm tia laser với bước sóng λ = 780nm tạo ra từ diode laser, được giữ ổn định cường độ sáng nhờ diode mạch APC, chiếu qua lưới tán xạ ( diffraction grating grid ) để phân thành 3 tia gồm 1 tia chính để đọc tín hiệu và nhận dạng độ hội tụ, hai tia phụ dùng để xác định đường track tạo tín hiệu hiệu chỉnh tracking coil. Trong hệ thống laser 3 tia người ta phải dùng đến sáu diode: 4 diode được dùng để đọc thông tin trên các track của đĩa và hiệu chỉnh độ hội tụ, 2 diode để đọc các tia phản xạ phụ, phục vụ cho việc hiệu chỉnh tracking. Trong hệ thống 3 tia laser: tia chính rọi vào giữa track đang đọc, 2 tia phụ rọi vào khoảng trống giữa 2 track. Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 80 Disc Tia phụ Tia chính Tia phụ Tracking & Disc sled servo Tracking coil Focus coil RF Amp Focus Laser Hình 4.7 Đường đi của tia sáng trong cụm quang học 4. 5. Khối laser diode – diode tách quang E Tracking servo & Sled A B D C RF. Amp & Forcus Amp F APC LD MD Hình 4.8 Khối laser diode – diode tách quang Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 81 Hệ thống gồm 4 photo diode ABCD dùng nhận ánh sáng phản xạ từ tia chính để đưa đến mạch khuếch đại cao tần. Hai diode E, F nhận tín hiệu phản xạ từ hai tia phụ để đưa đến mạch hiệu chỉnh tracking và sled. Diode giám sát có nhiệm vụ cảm nhận cường độ phát của chùm tia laser để mạch ADC hiệu chỉnh cường độ phát cho phù hợp. 5. Khối mạch ADC a. Sơ đồ khối (xem lại chữ ADC ?) LD MD VCC Q LD Vi xu ly LD ON APC FB - Khi ánh sáng phát ra từ diode LD mạnh hơn mức bình thường → LED MD dẫn mạnh → ADC điều chỉnh Q dẫn yếu → LD dẫn yếu, và ngược lại. - Khối ADC còn nhận chỉ thị mở nguồn cho diode laser từ vi xử lý. b. Mạch ADC sử dụng transistor R1 R4 R10 LD MD Q3 LD ON Q1 Q2 R7 R2 Q4 R5 R9 R6 R8 R11 R3 -5VDC Nhiệm vụ của các thành phần: • Q4 : cấp dòng cho diode laser • LD ON : lệnh mở nguồn cho diode laser từ vi điều khiển. Khi tín hiệu này ở mức cao ( 0V ) ⇒ Q3 ngưng dẫn → Q2 dẫn mạch → cực E của Q2 và Q3 tiến Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 82 đến mức thấp (-5V) ⇒ Q4 ngưng dẫn dù cho Q1 có dẫn hay không ⇒ Không có dòng điện qua LD. Khi chân qua LD ON ở mức thấp (-5V ) ⇒ Q3 dẫn → Q2 ngưng dẫn. Do đó, nếu Q1 được phân cực dẫn → Q4 dẫn. Nguyên lý ổn định dòng điện qua diode laser: Khi ánh sáng phát ra từ diode laser quá mạnh ⇒ MD dẫn mạnh, VB của Q1 tăng → Q1 dẫn yếu → VB của Q4 giảm → Q4 dẫn yếu ⇒ LD dẫn yếu lại và ngược lại. c. Mạch ADC sử dụng IC Hầu hết các máy hát CD đời mới đều sử dụng mạch ADC là mạch tích hợp. Các IC này có thể được gắn trên mạch board mạch điện chính hoặc gắn ngay trên đầu đọc. Xem mạch APC dùng IC CXA 1081Q VCC 5 LD 29 LD UP ON 6 MD 17 VD CXA1081Q Hình 4.9 Mạch ADC dùng IC VCC 6. Mạch bảo vệ mắt Tray SW IN OUT UP + LD ON - -VCC Hình 4.10 Mạch bảo vệ mắt Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 83 VIII. KHỐI RF Focus servo I-V Converter EFM Wave A B Adder shaper D C Focus servo I-V Converter Asymmetry Hình 4.11 Khối RF Mạch I – VC có tổng trở vào rất lớn để phát hiện được sự thay đổi nhỏ của dòng điện. Dạng tín hiệu ra của mạch RF: 0,5-0,9 V Tín hiệu mẫu mắt (Eye pattern) Hình 2.34 Dạng tín hiệu ra của mạch RF Xem IC CXA 1081M: 1 RFI VCC 30 2 RF0 /LDON 29 3 RF- FOK 28 4 IN EFM 27 5 LD ASY 26 6 PD GND 25 7 PDCB+D CB 24 8 PDCA+C CP 23 9 MIRR 22 10 E DEF 21 11 F TE 20 12 E0 FE 19 13 E1 FE BIAS 18 14 VR VEE 17 15 CC2 CC1 16 Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng