1、第5章 DVD影碟机典型电路原理分析,本章要点 * DVD影碟机的整机电路构成与工作原理 * DVD影碟机电路的基本分析方法 * DVD影碟机系统控制的工作过程 * DVD影碟机伺服系统的工作过程 * DVD影碟机的音、视频信号流程分析 本章介绍了几种典型的DVD电路，并以福建万利达集团有限公司生产的DVDN980型影碟机为例，介绍DVD影碟机主要部分的典型电路工作原理。,5.1 整机简介,DVDN980型影碟机是万利达电子集团有限公司于1999年9月推出的性能优良全兼容的DVD播放机。万利达DVDN980型影碟机的主要特点：,（1）内置DOLOBY DIGITAL（AC3）解码，音质逼真传神
2、，可欣赏到全方位的5.1声道输出效果，在家中便可感受影院般的震撼效果。它还可输出DTS数字光纤信号。 （2）全面兼容DVD，SVCD，CVD，VCD，DVCD，Dr.OKO，CD和MP3等多种光盘，广泛符合中国消费者的要求。 （3）DVDN980型DVD影碟机具有软件升级功能。 （4）该机采用松下华录第四代（CR2NL型）DVD机芯，单束单镜双聚焦DVD激光头，功能超强，性能稳定，使用寿命更长。 （5）该机采用全封闭的防尘设计，其进给机构采用蜗轮蜗杆传动方式，主轴采用无刷电机驱动方式，聚焦和循迹采用四线悬挂方式，加载机构采用垂直方式进行加载。 （6）不受区域限制，自由共享全球碟片资源。 （7）
3、具有卓越的高画质。由于采用国际标准的MPEG2影像压缩技术，其水平清晰度超过500线。,（8）强大齐全的播放功能。它具有多角度欣赏功能，可以从不同角度去欣赏同一情景；具有多种语言和字幕的支持能力，最多可以有8种语言及32种字幕。 （9）设有加密功能。可根据需要加密锁定不同级别的碟片，为儿童的健康成长奠定良好的基础。,5.2 电路组成及工作原理,5.2.1 整机组成 该机由华录松下单束单镜双聚焦DVD机芯（即松下第四代DVD机芯）、RF放大电路、数字信号与数字伺服处理电路、DVD数字信号处理电路、MPEG2音/视频解压电路、视频编码电路、音频DAC电路、系统控制电路、操作/显示电路、电源电路等组
4、成，分装在主板、电源板、前面板、话筒板、伺服电路板上。其组成框图如图5.1所示，各电路板采用的主要集成电路及功能见表5.1。,图5.1 DVDN980型影碟机整机组成框图,表5.1 DVDN980型影碟机主要集成电路及功能,5.2.2 工作原理,当光盘装载到位后，激光头识读的盘片类型信号，经微处理器IC6201识别确认后，输出控制信号至伺服处理IC2001，使其进入相应的VCD或DVD伺服方式，分别对主轴和聚焦伺服进行控制，激光头从光盘上读取的信息，经IC5202进行RF放大和伺服预放处理。伺服预放处理的聚焦、循迹、进给与主轴误差信号送入IC2001进行数字伺服处理，对各种机构进行伺服控制，以
5、保证激光头准确地读取光盘的信息。该信息经IC5202 RF放大后，送入IC7001进行解调处理。对于播放CD，VCD光盘的数据流进行EFM解调与CIRC纠错，处理成CD-ROM格式的数据流。对播放DVD光盘的数据流进行EFM+解调与纠错及地区码解密，恢复其DVD光盘格式的本来顺序。DVD-ROM格式变换和接口电路将光盘上读出的数字信号按DVD-ROM的格式形成数据流，再经ECC误差校正处理电路，由IC7001内的ATAPI接口处理成8位数字信号，从180、182、184189脚送入MPEG2解码芯片U15（ZiVA-3），与外挂的两只16MB SDRAM构成解码电路，在播放DVD光盘时，可解压
6、还原成500线以上的视频数据，可解杜比AC3，混成两声道输出，支持DTS数字输出，以及杜比前逻辑（Prologic）的数字多声道环绕声信号。,经U15解压后得到的8位视频数据送入视频编码器U31（BT864），经U31内部D/A转换，PAL/NTSC编码，从其、脚输出视频信号，从12脚输出色度信号，13脚输出亮度信号。 U15通过音频接口还将杜比AC3解码并混成两声道、MPEG1/2音频解码、MP3解码还原的音频数据与CD-DA直通数据，分别从161 、163165脚输出，从166脚输出LRCK，167脚输出BCK信号，一起送到U21、U23U25（PCM1720）音频D/A变换器，还原成模拟
7、的音频信号，经U27U30（4588）低通放大后输出5.1声道或双声道音频信号。,5.3 RF放大和数字信号处理电路,RF放大和数字信号处理电路分别由IC5202，IC2001，IC7001及外围元件组成，其组成电路如图5.2所示。,图5.2 RF放大和数字信号处理电路,5.3.1 RF放大电路,RF放大电路主要由IC5202（AN8706FHQ）及其外围元件组成。激光头发射的激光经光盘反射后照射到小田字形光敏检测二极管A1A4上，转换成4路电信号后送入IC5202的9497脚，经内部前置放大、求和运算、均衡补偿、时序控制与同步检测放大，处理成RF信号从其4750脚输出至IC2001进行处理。
8、,5.3.2 数字信号处理电路,数字信号处理电路主要由IC2001（MN67705EA）、IC7001（MN103007BGA）及外围元件组成。 IC2001将4043脚输入的RF信号进行数据分离，分别得到CD格式信号或DVD信号和时钟信号。若分离出的为CD格式信号，则需经EFM解调和CIRC纠错处理；若分离出的为DVD信号，则直接经自动增益控制（AGC）和自动限幅处理。但无论是DVD信号还是CD格式信号都由串/并转换处理成四路数据信号DATA0DATA3，从其6063脚输出至IC7001进行处理。分离出的时钟经内部PLL锁相环处理后从其57、64脚分别输出RCK、CHCK4时钟信号提供给IC
9、7001。 由IC2001输出的数据信号（DATA0DATA3）分别从112115脚送入IC7001内部DVD/CD DSP接口。其中DVD数据流需送EFM+解调器进行解调，再经拷贝保护与解密电路，以恢复其DVD格式的本来顺序送格式接口；CD格式数据流经去扰处理后也送格式接口。再经ATAPI按DVD-ROM格式形成数据流，分别从1、3、6、9、12、14、17、20脚输出到MPEG2解码器进行解码处理。,5.4 伺服处理电路,该机伺服电路由伺服误差检测IC5202，伺服控制IC2001，伺服驱动IC2501，IC2511及其外围元件组成。其主要作用是在播放期间，对聚焦、循迹、进给、主轴进行自动
10、控制，以保证激光头准确地读取光盘的信息。其组成框图如图5.3所示。,图5.3 伺服信号处理电路,5.4.1 聚焦伺服,聚焦伺服的误差信号取自小田字形光敏检测二极管A1A4的差值信号 (A2+A4)( (A1+A3)，其控制过程如下：由A1A4检测的信号经IC5202内部RF放大，聚焦平衡补偿控制处理成模拟的聚焦误差信号FE从13脚输出。经R2025从97脚送入IC2001内部多路器，经A/D转换后送入伺服DSP处理成误差数据，再经D/A转换后从102脚输出模拟的伺服控制信号至IC2511的脚，经IC2511驱动放大后从13、14脚输出信号至聚焦线圈，以保证激光头对光盘的精确聚焦。,5.4.2
11、循迹伺服,IC5202采用微分相位法将DVD光盘的循迹误差检测出来，采用比较器将除DVD外的兼容光盘的循迹误差检测出来，并从28脚输出循迹误差信号TE，经R2027从91脚送入IC2001内部多路器，经A/D转换后送入伺服DSP处理成循迹与进给误差数据，再经D/A转换后从92脚输出模拟的循迹伺服控制信号至IC2511，经IC2511驱动放大后从其11、12脚输出信号至循迹线圈，以保证发射的激光始终跟踪信号的轨迹。,5.4.3 进给伺服,由IC2001内部伺服DSP处理得到的进给误差数据，经脉宽调制PWM电路处理成进给伺服控制信号，从104、105脚输出至IC2511的23、26脚，经内部放大后
12、驱动进给电机带动激光头组件径向移动，对激光头组件进行粗调使其进入循迹伺服控制范围。,5.4.4 主轴伺服,IC2001在提取DVD数据信号的同时也将帧同步与位时钟提取出来，经恒线速（CLV）检测器将线速度误差与相位误差检测出来，由CLV经PWM电路处理成主轴伺服控制误差信号，分别从120、121脚输出，经三相主轴电机驱动电路IC2501处理成三相驱动电压从23、26、28脚输出，去调整主轴电机的转速，带动光盘作恒线速转动。此外，在主轴电机定子绕组上设有三个霍尔元件，用于检测主轴电机转子的旋转相位，经IC2501内部三个霍尔放大器放大后形成主轴电机相位控制信号与主轴电机的速度信号FG，以实现主轴
13、电机的转速控制。,5.5 视频信号处理电路,该机视频信号处理电路，由MPEG2解码器U15(ZiVA-3)、视频编码器U31(Bt864) 和DRAM存储器U16、U18等组成，如图5.4所示。 5.5.1 MPEG2解码器 1. 简介 ZiVA3是美国斯高柏（C-CUBE）公司在ZiVAD6芯片的基础上开发的MPEG2新型单片解码集成电路。它保持了向下全兼容的DVD格式，内含有MPEG视频解码、子图解码、OSD解码、MPEG音频解码、AC3解码等解码运算处理功能复用解码电路，其内部组成框图如图5.5所示。在软件支持下，可对DVD，SVCD，CVD，VCD，Dr.OKO，MP3等光盘不同的压缩
14、算法进行MPEG1，MPEG2音视频解码。具有AC3（5.1声道）输出和DTS数字信号光纤输出。该芯片采用208脚PQFP封装，3V供电。外部27MHz时钟，外挂16M SDRAM即可完成解码。,图5.4 视频信号处理电路,图5.5 ZiVA3内部组成框图,2. 接口功能 ZiVA3内部电路复杂，但只要掌握其外部接口特性，就不难理解它的基本原理。下面介绍ZiVA3的接口功能。 （1）主机接口。主机接口是供主机微处理器通过主机地址总线，数据总线和控制总线与ZiVA3之间进行通信使用，主要包括对芯片的初始化、提供压缩数据、报告状态和控制操作过程等。 （2）DVD/CD接口。该接口是解码芯片的输入端
15、口，用来接收CD/DVD格式数据流。采用8条线与机芯电路相连。 （3）DRAM/ROM接口。该接口通过地址总线、数据总线及控制线与本机DRAM或ROM阵列之间作数据传输。 （4）视频接口。该接口是一个输出端口，用来输出解压后的数字视频图像信号。 （5）音频接口。该接口是一个数字音频输入/输出接口。可将解压后的MPEG音频数据或AC3解码后的音频数据传输给各音频DAC，也可对输入的音频（只有一个通道）进行DSP声场处理。,3. MPEG解码过程 如图5.4所示，由DVD数字信号处理电路IC7001输出的MPEG数据流从180、182、184189脚送入ZiVA3内部的节目流解码器，经节目流解码器
16、后分离出视频数据包和音频数据包。 视频数据包送入视频解码电路，根据盘片的不同类型进行相应的MPEG1/MPEG2解码，以恢复成压缩前的图像数据信号，并处理成8位YCbCr像素格式，从视频接口的142、143、145、148、150、152、154、155脚输出数字图像信号，从157、158脚输出行、场同步信号。,音频数据包则根据盘片的类型送入相应的解码电路，在软件支持下进行不同方式编码逆运算，恢复成编码前连续的PCM格式的音频数据，由音频接口输出。若播放的为VCD，SVCD光盘，其音频数据包送MPEG音频解码电路，在软件支持下进行线性PCM编码逆运算，恢复成编码前的16位线性PCM格式数据，从
17、音频接口的163脚输出；若播放MP3或Dr.OKO光盘，MPEG音频解码电路在软件支持下进行MP3或Dr.OKO编码逆运算，恢复成编码前的音频数据，仍从163脚输出；若播放的为DVD光盘，其AC3数据流送AC3解码器进行AC3解码，解码后分别从163脚输出前左、右声道（FL、FR）音频数据，164脚输出中置声道（C）和超重低音（SW）音频数据，165脚输出环绕左、右声道（SL，SR）音频数据，从166、167、169脚输出音频DAC所需的LRCK、BCK和XCK时钟信号。,5.5.2 视频编码器该机视频编码器由U31（Bt864）及外围元件组成（如图5.4所示）。由ZiVA3解码器输出的数字视
18、频数据分别从142145、148、150、152、154、155脚送入Bt864，经内部PAL/NTSC制式编码、DAC转换得到复合视频信号或S-视频信号，分别从10、12、13脚输出，经低通滤波后从插座J11，J14输出。,5.6 音频信号处理电路,该机音频信号处理电路由IC11，IC12，U21，U23U30等元件组成，如图5.6所示。 ZiVA3将解压后的音频数据分别送入U21，U24，U25的15脚，LRCR，BCK和XCK时钟信号分别送入U21，U24和U25的16、14和2脚，经DAC转换后还原成模拟音频信号，分别从U21，U24和U25的9、12脚输出，再经低通滤波，U29，U2
19、7，U28放大后，从插座J10的、脚输出。当演唱卡拉OK时，话筒信号MIC1，MIC2经IC11与IC12放大后，从、脚送入U26进行A/D转换和数字化处理，从脚输出到U15的171脚，进行卡拉OK处理，再从161脚输出到U23 15脚，经DAC还原成模拟音频信号，最后经低通滤波、U30放大后，从J10的13和15脚输出双声道音频信号。,图5.6 音频信号处理电路,5.7 系统控制与显示电路,5.7.1 系统控制电路该机系统控制电路由微处理器U5（Am186）与各受控电路组成，如图5.7所示。其主要功能是将操作信息、检测信息与控制指令以数据形式，通过数据通信电路，对各受控电路实施程序控制，控制
20、托盘的进出盒、激光头对光盘信息的跟踪和MPEG解码，并驱动显示屏显示各种播放信息。,1. 复位、时钟、数据通信电路 （1）复位电路。该机复位电路如图5.8所示。接通电源后，电源电路输出D+5V直流工作电压送到主板与伺服板。复位电路U14脚通电后，从脚输出一个复位脉冲，送到U5 52脚对U5进行复位，该复位脉冲经JMP3分别送至U10的44脚、U9脚、U8脚与U5的71脚进行复位，U5复位后从其73与74脚输出复位脉冲。U5的74脚输出的SYSRST脉冲分别送至U15的13脚、U31的47脚、U21、U23、U24、U25脚进行复位；U5的73脚输出的复位脉冲经U3反相器后送伺服板中的IC602
21、1的82脚、IC7001的85脚进行复位，再由IC7001的28脚输出复位脉冲送IC2001的114脚进行复位。复位结束后，整机进入正常工作状态。,图5.7 系统控制电路组成框图,图5.8 复位电路,（2）时钟电路。X1晶振振荡电路产生27MHz时钟信号，用于整机系统控制、MPEG解码和视频编码。X6201晶振与IC6002组成的振荡电路产生33.868MHz时钟信号，用于数字信号处理。 （3）数据通信电路。该机各电路之间的数据通信是在复位之后，依靠各种时钟信号进行传输的。各电路之间的数据通信主要有：U5与IC6201之间的通信，用于伺服检测与控制；U5与IC10之间的通信，用于操作与显示控制
22、；U5与U15，U1，U7，U8，U10U13之间的通信，用于对整机实施程序控制与解码控制；IC6201与IC7001，IC2001，IC5202之间的通信，用于检测机芯状况，并对机芯与机芯电路进行控制；U5与U31之间的通信；用于对视频编码进行控制。数据通信电路如图5.9所示。,2. 初始化 每次开机时，电源电路输出的+5V电压和复位电路U14产生的复位脉冲分别对U5，U8，U9，U10复位，然后进行初始化。万利达DVD-N980影碟机的初始化流程（如图5.10所示）如下：开机时微处理器U5复位后首先自身初始化，其次对显示电路IC10初始化，VFD显示屏将出现“00”闪烁字样，然后对MPEG
23、2解码器U15和视频编码器U31初始化，并输出“万利达”开机画面信号，最后对机芯微处理器IC6201进行初始化，使机芯完成托盘、激光头组件的复位和聚焦搜索与状态检测等控制。初始化成功后，整机进入正常的工作状态。,图5.10 初始化流程图,5.7.2 操作/显示电路 操作/显示电路由IC10（PT6311），U5等元件组成，如图5.11所示。,1. 操作输入电路 该机操作输入电路，分为本机键控输入电路与红外遥控输入电路两种。键控输入电路是将各操作按钮按输入、输出的行线和列线构成的矩阵，将操作信息分别从1013脚输入IC10，经内部识别、编码后处理成串行操作数据，从脚输出至系统控制微处理器U5进行
24、处理，由U5输出各种控制信号到各受控电路进行控制。IC10工作所需的时钟信号由U5脚提供。红外遥控接收器HS0038B将接收的操作信息从脚输出，经U6反相后送入U5的53脚以完成各种遥控操作控制。,2. 显示电路 IC10将接收到的指令数据与信息处理成位、段和多功能驱动脉冲信号，驱动荧光显示屏VFD1显示出各种操作、机芯状态和播放信息。 5.7.3 其他控制电路 1. 托盘的进/出盒控制 托盘的进/出盒控制由微处理器U5、机芯控制微处理器IC6201、伺服处理IC2001、驱动放大IC2501等组成，如图5.12所示。,图5.12 托盘的进/出盒控制电路,托盘进/出盒控制过程如下：当按动“OP
25、EN”键，IC10发出的“出盒”信息经U5接收后，便处理成卸载指令，通过通信电路，由IC2001脚输出卸载控制电压，经Q2502与IC2501驱动放大后，从25、27脚输出反向的电机驱动电压，使加载电机反转，驱动卸载机构卸载，由托盘进出机构带动托盘伸出机外。当托盘出盒到位后，SW790闭合，IC2001输出控制电压，使加载电机制动而停止转动，完成托盘出盒控制。当按动“CLOSE”键时，其控制过程刚好相反。,2. 激光头复位与激光发射控制电路 激光头复位与激光发射控制电路如图5.13所示。 （1）激光头复位电路。光盘装载结束后，U5与IC6201进行通信，并由IC6201将激光头复位指令数据传送
26、给IC2001微机接口电路，经内部伺服DSP处理成启动信号，经驱动放大后使进给电机加速转动，带动激光头组件移向“0”轨迹位置，直到限位开关SW792闭合为止。同时接通循迹和进给伺服电路进入伺服自动控制状态。 （2）激光二极管供电控制电路。激光头复位后，IC2001、脚输出LD ONA/B高电平控制信号，分别从、脚送入IC5202内，启动APC电路，由脚输出激励电压（3.3V左右），使Q2501导通，激光二极管LD发射出650nm激光，经双数值孔径物镜聚焦成不同的两个光点，开始对光盘进行盘片类型的识读。在播放结束或无盘情况下，IC2001又将Q2501驱动设置成截止状态，LD停止发射激光。,图5
27、.13 激光头复位与激光发射控制电路,（3）聚焦搜索与聚焦OK检测电路。当激光头复位后，IC2001内微机接口将聚焦搜索指令送到伺服DSP电路形成聚焦搜索数字信号，经IC2511驱动放大后，从13、14脚输出电压到聚焦线圈，驱动物镜上下移动调整焦距。当激光束准确聚焦时，通过FOK检测电路产生FOK检测信号，微处理器根据有无FOK信号决定是否输出主轴电机启动、聚焦与循迹等伺服控制信号，由伺服DSP电路产生主轴电机启动控制低电平，经Q2501反相器后从脚输入IC2501，由IC2501输出驱动电压使三相主轴电机加速旋转，并根据不同的盘片类型调整相应的转速为常速、2倍速或4倍速。,（4）盘片识别电路
28、。该机不仅能播放DVD光盘，还能兼容CD，VCD，DVCD，SVCD，Dr.OKO和MP3等多种光盘。因此，该机设有盘片类型识别与控制电路，如图5.14所示。 各种光盘在刻录时就将代表光盘类型的信息记录在TOC目录区内，在读盘时，该区域的信息经RF、EFM解调，子码分离后，将代表光盘类型的子码送入机芯控制微处理器IC6201，经译码判别出光盘的类型，并将此信息送入系统控制微处理器U5，处理成显示数据，提供给VFD荧光屏和OSD电视屏幕，显示出盘片的类型。与此同时，还根据盘片的类型产生相应的控制指令，控制主轴电机的转速，以适应不同解码对数据传输率的要求。,图5.14 盘片类型识别电路,本章小结,
29、1. 万利达DVD-N980影碟机由华录松下第四代机芯、美国C-CUBE公司ZiVA-3解码芯片、卓越的视频编码器Bt864和PCM1710音频DAC等组成。它内置AC-3解码，能输出DTS数字光纤信号，图像的水平清晰度超过500线，具有较强的播放功能。 2. 系统微处理器是DVD的控制核心，通过数据信号对各受控电路进行控制，它要正常工作，必须具备正常的复位信号和时钟信号。 3. DVD影碟机在VCD影碟机的基础上增加了碟片识别控制电路，以实现向下兼容的特点。 4. ZiVA-3解码芯片是美国C-CUBE公司继承ZiVAD6芯片的结构和功能的基础上开发的新型单片DVD解码芯片，它内含MPEG1
30、/2音、视频解码、字图像解码、OSD解码、AC3解码，在软件的支持下可对VCD，SVCD，MP3等光盘解码。 5. 万利达DVD-N980影碟机的主轴采用三相伺服驱动电路，对不同的碟片类型保持不同的转速，以便正确读取信息。,习题5,1. 试以万利达DVD-N980影碟机为例说明DVD影碟机的基本组成及特点。 2. 简要回答万利达DVD-N980影碟机的工作原理。 3. DVD影碟机的系统控制由哪些部分组成，它要正常工作必须具备哪些条件？ 4. 对照图5.12分析托盘进盒控制原理。 5. DVD影碟机的伺服电路由几部分组成，它与VCD影碟机的伺服电路有什么不同？ 6. 简要分析万利达DVD-N980影碟机的激光发射控制原理。 7. 简要叙述ZiVA-3的基本功能。 8. 对照图5.6试分析万利达DVD-N980影碟机的音频信号处理电路。,
