1、第四章 VCD机的电路组成和工作原理,机芯,光电转换,RF放大 伺服处理,数字信号处理和主轴伺服,聚焦、循迹驱动、进给、主轴、加载、电机驱动,聚焦线圈,循迹线圈,M,M,M,进给电机,加载电机,主轴电机,系统控制,至解码,整机信号流程,Pin100、Pin99、Pin98、Pin97,激光信号经光敏器件转换成电信号A、B、C、D （机芯）,光头排座CN1,Pin100、Pin99、Pin98、Pin97,激光信号经光敏器件转换成电信号A、B、C、D （机芯）,光头排座CN1,经内部衰减器、可变增益放大器和均衡处理后,经内部衰减器、可变增益放大器和均衡处理后,RFOP、RFON从Pin6、Pin
2、7输出至MT1379,RF信号RFOP、RFON从Pin6、Pin7输出至MT1379 Pin216、Pin215 经内部电路对CD、DVD信号进行EFM、EFM+数字处理、CIRC/RSPC和CSS解码(光盘地区码)后，从芯片内部直接将未解压缩的CD、DVD数据送入音视频解压电路。,4.1 VCD机电路的构成及功能,虚线框外：机芯和机芯控制电路 虚线框内：VCD机电路的核心部分， VCD解压缩板,4.1.2 部分电路的主要功能,激光拾信器（激光头）,音、视频信号的射频信号（RF）信号,循迹误差（TE）信号,聚焦误差（FE）信号,反映激光头对信号的偏移程度,4.1.2 部分电路的主要功能,射频
3、信号处理电路,射频信号放大器,循迹误差（TE）信号放大器,聚焦误差（FE）信号放大器,为相应的伺服电路提供误差信号,4.1.2 部分电路的主要功能,伺服电路：保证激光头与光盘上信息轨迹的对应关系,聚焦伺服电路：由于盘片变形及高速旋转时不可避免地产生的微小抖动，使激光头与盘片之间距离发生变化，上下调节物镜，使盘片上的信号层始终处在物镜焦距的范围内,进给伺服电路：播放时激光头由光盘的内圈向外圈逐渐地作径向移动来读取光盘上的信息，另外在选曲和跳跃播放时，要求激光头快速移动到所选播放点的位置,主轴伺服电路：光盘的旋转是由主轴电机直接驱动的，主轴电机不稳定的旋转会造成播放的图像抖动和彩色闪烁，而且还要求
4、主轴电机以恒定的线速度驱动光盘转动。,循迹伺服电路：确保激光束光点始终落在盘片的信息纹迹上，克服盘片偏心等因素,4.1.2 部分电路的主要功能,系统控制电路,前面板的键控操作电路,显示电路,遥控电路,其核心部分是微处理器单元（CPU）,接受操作指令，输出工作指令，发出停机操作指令,4.1.2 部分电路的主要功能,数字信号处理电路（DSP）,再生时钟同步信号，作为识读数据码位的基准信号，以控制正常的转盘转速，进行同步信号的捕捉，寻找每帧信号的起始点，以此进行数码和数据的分割,对数据帧进行分割以产生同步信号，分离出各种子码信号、左右声道信号以及图象和声音的数据信号,对EFM调制信号进行逆变换，即把
5、14位数码信号还原成调制前的8位数码信号，并进行纠错运算，去掉多余位（耦合位），将其还原成DATA数据信号,4.1.2 部分电路的主要功能,MPEG-1视频和音频解码电路,将压缩的音频信号和视频信号还原成压缩前的音频信号和视频信号，分为两片解码芯片系统和单片解码芯片系统,4MB DRAM动态数据存储器：存放解码过程中的各种数据。,ROM用来写入软件 不同的解码芯片与不同的数字处理电路相联系，ROM中所写的内容不同，故不能通用,4.1.2 部分电路的主要功能,视频数模变换及视频编码电路,RGB三通道数字信号-模拟三基色视频信号-电视信号,4.1.2 部分电路的主要功能,音频电路,音频数字滤波电路
6、 音频数模变换电路 卡拉OK电路,MPEG-1解码电路输出的数字音频信号还原成模拟音频信号,4.2 数字信号处理电路（DSP） 4.2.1 DSP电路的主要功能,激光头读出RF高频信号放大后,一路送到伺服电路去和基准信号进行相位比较产生使主轴线速度恒定的伺服误差信息,一路送到锁相环电路，由RF信号再生位时钟信号，作为DSP解码的基准时钟送到伺服电路作为主轴线速度伺服误差节拍基准,还包含代表数据帧的所有数码信号，即包含了光盘存储的图像信息和伴音信息以及其它控制信息,送到数字信号处理电路作为处理对象,4.2 数字信号处理电路（DSP） 4.2.1 DSP电路的主要功能,由EFM信号再生位时钟信号（
7、bit clock,BCK），信号处理的基准信号 捕捉24位同步字，保证准确分割帧编码 进行EFM解调 进行CIRC纠错处理 将帧编码切块，分离出各种子码信号，左、右声道时钟信号（LRCK），以及图像声音的数据捆包信号，以便输出供解压电路解压的数据封包,数字信号处理电路由微处理器控制，输出的是压缩数据包,4.2 数字信号处理电路（DSP） 4.2.2 DSP电路的基本构成,主电路,EFM解调电路,CIRC纠错处理（解码）电路,辅助电路,位时钟再生电路,帧同步信号分离电路,数据与子码的选通分离电路,子码信息处理电路,主轴恒线速处理电路,4.2 数字信号处理电路（DSP） 4.2.3DSP电路的工
8、作原理,为保证数据传输的正确性，数字传输技术采取了两项措施： 将一串数码编成一组，这就是帧，帧内各字节间设立隔离位 一帧数码的开头设立帧同步信号，帧同步信号有固定的码率信息，以便在重放时按相同的码率来切取分割,为了使重放时的码率与录制时相同，以保证数码分割准确，重放时首先要从记录信号中提取时间同步信息即位时钟信号,1 . 位时钟信号的再生,PLL 电路再生的位时钟信号,一路送到恒线速（CLV）主轴伺服电路中，控制主轴电机作恒线速运动,一路送到数字信号处理电路，使之能准确地分割数据帧中的各个数据段。,先从EFM脉冲提取位时钟信号，再用位时钟信号提取其它数据信号。,4.2 数字信号处理电路（DSP
9、） 4.2.3DSP电路的工作原理,2.帧同步信号的分离,在激光视盘机的重放过程中，为了防止光盘抖动或盘片划伤产生无法纠正的误码，将连续的数据信号分割成许多字组，每个字组构成一个数据帧。,4.2 数字信号处理电路（DSP） 4.2.3DSP电路的工作原理,2.帧同步信号的分离,位时钟信号只能保证读出码率与刻录码率一致，没有找到数据帧切割的起始点，需要找到同步码。,采用选通闸门的方式来捕获和提取帧同步头，开机瞬间即可完成,4.2 数字信号处理电路（DSP） 4.2.3DSP电路的工作原理,3.EFM解调,利用内部的EFM逆变换数据对应表即可完成,4.2 数字信号处理电路（DSP） 4.2.3DS
10、P电路的工作原理,4.子码信息与数据信息的分离,子码帧(sub frame):将每个数据帧中间位置的那一位或几位码，按帧顺序累积缓冲存储器中，形成代表特定意义的一串数据。,4.2 数字信号处理电路（DSP） 4.2.3DSP电路的工作原理,5.左、右声道时钟的分离,左、右声道时钟信号（LRCK）：标志声音数据的声道类别，使左、右声道信号分离。为了保证同步取样的正确性，数字信号处理电路应输出代表左、右声道的时钟信号，去控制同步取样电路。通常LRCK每两个字节变化一次极性，即在一帧中左、右声道的音频数据是每个声道各两个字节分别取样传送。,位时钟再生 同步信号捕捉 EFM 解调 CIRC 纠错,4.
11、3 伺服信号处理电路（SSP）,作用：使激光头按规定速度读出数据，同时保证激光头发出的激光束能始终聚焦在信息坑上，以便能准确跟踪信迹并成像在光电检测器上。,条件： 激光束能准确聚焦 激光束的焦点必须时刻跟踪光盘上的信息轨迹，与信息纹重合 音、视频信息流必须以某一常速向解码电路传送。,4.3 伺服信号处理电路（SSP）,4.3 伺服信号处理电路（SSP）,分类： 聚焦伺服 循迹伺服 进给伺服 主轴伺服,4.3 伺服信号处理电路（SSP） 4.3.1 聚焦伺服系统,4.3 伺服信号处理电路（SSP） 4.3.1 聚焦伺服系统,工作过程 第一步：S形调焦。（第一级放大器关断） 第二步：维持良好聚焦状
12、态,聚焦误差的检测方法：像散法,4.3 伺服信号处理电路（SSP） 4.3.2 循迹伺服系统,循迹与聚焦动作的先后？,循迹线圈可使物镜实现小范围的水平移动。 循迹线圈所导致的物镜水平移动距离在2mm以内。 当水平移动量开始增加，循迹伺服中驱动放大器的输出增大到一定值时，进给伺服系统开始工作，驱动整个光学系统进行大范围的水平移动。,4.3 伺服信号处理电路（SSP） 4.3.3 进给伺服系统,作用： 1 正常播放时，通过驱动进给电机使激光头进行水平移动。进给伺服与循迹伺服一起保证激光束很好地跟踪信迹 2 当光盘内容全部播放完毕或停止播放时，系统控制电路CPU能将激光头移回到光盘导入区的起始位置（
13、由机芯中的一个定位开关进行定位） 3 选曲时，伺服系统能使激光头快速移动到指定位置。,4.3 伺服信号处理电路（SSP） 4.3.3 进给伺服系统,进给伺服系统的机械机构分类：摇臂式进给机构 齿轮齿条式螺杆驱动进给机构 线性电机式进给机构,4.3 伺服信号处理电路（SSP） 4.3.4 主轴伺服系统,作用：使光盘以1.3m/s的恒线速度进行旋转，以保证信息流以恒定速度送往EFM解调电路。,传送速率：4.3218Mb/s 控制电路：时基校正电路（TBC：time base corrector),是一个环形随机存储器。,数据写入地址计数器以提取的位时钟信号频率进行计数 数据读出地址计数器以激光视盘
14、机本机的系统时钟频率进行地址计数 将读取时钟频率与写入数据时钟分开，可确保从存储器中读取数据流的稳定,4.4 系统控制与显示电路,整个VCD的控制指挥中心按键和遥控器信息的接收 各种机械动作的自动控制 各种工作状态的自动检测 播放状态的自动显示,以CPU为主的自动控制电路,4.4 系统控制与显示电路,接收遥控指令和识别按键操作 控制显示电路 控制机器的开启和停止、播放、节目选择、状态转换、机芯的组成伺服系统得启动和工作方式选择、音频和视频电路的转换及故障保护,4.4 系统控制与显示电路 4.4.1系统控制与显示电路的基本构成,4.4 系统控制与显示电路 4.4.1系统控制与显示电路的基本构成,
15、MT1379,32位CPU,+,FLASH （程序存储器）,+,SDRAM,EEPROM（调整参数设置用),+,4.4 系统控制与显示电路 4.4.1系统控制与显示电路的基本构成,CPU+ROM+RAM,按键扫描与显示驱动：可集成在CPU中，也可由单独的专用集成电路实现CPU正常工作的必要条件：电源正常、复位正常、时钟起振,4.4 系统控制与显示电路 4.4.2主控微处理器,初始化过程：复位执行固化的程序检测各机构的开关状态开启激光聚焦循迹读索引信号显示目录 按键遥控： DSP 伺服,4.4 系统控制与显示电路 4.4.2主控微处理器,4.4 系统控制与显示电路 4.4.3微处理器的操作/显示
16、电路,用户指令电路：键矩阵电路、红外遥控接收电路 显示电路：CPU+多功能显示屏,真空荧光显示,栅极控制电子的运动，栅极电压通过扫描脉冲发生器提供，扫描脉冲发生器则由CPU控制。,4.5 音、视频信号解码电路 4.5.1 MPEG-1解码电路的基本组成,DATAWCLKBCLK,视频流：复合视频和S视频信号,音频流：解压、数摸转换、低通滤波,4.5 音、视频信号解码电路 4.5.1 MPEG-1解码电路的基本组成,AV输出,4.5 音、视频信号解码电路 4.5.1 MPEG-1解码电路的基本组成,4MB DRAM,4.5 音、视频信号解码电路 4.5.2音、视频信号的解压缩过程,DSP,帧格式
17、串行输入,解码器,SRAM （暂存）,8位并行输出,图像数据存储区域,伴音数据存储区域,积累到98帧时解码芯片的CPU产生一个中断信号,识别数据封包,图像或声音解压缩,4.5 音、视频信号解码电路 4.5.2音、视频信号的解压缩过程,图像,以扇区为单位从缓存器取出,I帧画面 图像的主体和背景的主要内容,P帧画面 主要背景之上可移动的主题,B帧画面 运动过程,4.5 音、视频信号解码电路 4.5.3 解压缩存储器及其格式,解压缩存储器： DRAM：解码过程中存放当前处理数据、准备处理数据、处理中间数据以及处理完后按电视帧顺序排列完整数据使用 ROM：存放解压缩芯片的指令和工作码，以及设定的DSP与解压芯片的数据格式。,DSP芯片在与数摸转换器的联系上，存在不同的数据交换格式。主要差别有三种。不同的解压缩芯片与不同的DSP相关联，ROM所写的内容也不同，不能通用。,
