4.1DVD視盤機(jī)的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)4.2激光頭組件4.3RF信號放大與DSP電路4.4伺服系統(tǒng)4.5視頻信號處理電路4.6音頻信號處理電路4.7系統(tǒng)控制與顯示電路4.8DVD視盤機(jī)的電源電路4.9實(shí)用DVD視盤機(jī)的電路分析技能訓(xùn)練項(xiàng)目7激光視盤機(jī)的啟動(dòng)和工作過程技能訓(xùn)練項(xiàng)目8激光視盤機(jī)的拆卸與安裝技能訓(xùn)練項(xiàng)目9DVD視盤機(jī)電源電路的測試本章小結(jié)思考題第4章DVD視盤機(jī)的組成與工作原理

4.1DVD視盤機(jī)的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)

4.1.1DVD視盤機(jī)的特點(diǎn)與分類

激光視聽技術(shù)是集數(shù)字電子技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)等于一身的光機(jī)電一體化技術(shù)。激光

視聽產(chǎn)品經(jīng)過多年的完善與發(fā)展，已先后從LD、CD、VCD、SVCD、DVD等音、視頻產(chǎn)品，發(fā)展到目前性能更加優(yōu)良的EVD、BD、HD-DVD等，產(chǎn)品功能越來越多，性能越來越

優(yōu)良。

1．DVD機(jī)的特點(diǎn)

DVD(DigitalVideoDisc)又稱數(shù)字視頻光盤，是20世紀(jì)90年代中期開發(fā)出來的新型激光視盤播放設(shè)備。由于DVD不但可以存儲影視節(jié)目，還可以存儲其他多種數(shù)據(jù)和信息內(nèi)容，因此，DVD又可稱為DigitalVersatileDisc，即數(shù)字通用光盤。

DVD作為VCD、SVCD的升級產(chǎn)品，由于采用了高密度刻錄技術(shù)、MPEG-2可變長度高效的數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)以及650nm短波長激光信息拾取技術(shù)等，使得與CD/VCD相比，具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：

(1)存儲容量大。一張與CD/VCD光盤尺寸大小相同的單面單層DVD光盤，可以記錄4.7GB的音、視頻信息內(nèi)容，相當(dāng)于CD(VCD)光盤的7倍，可存儲133min的高質(zhì)量活動(dòng)圖像。單面雙層DVD光盤容量為8.5GB，雙面單層光盤的容量為9.4GB，雙面雙層的DVD光盤容量更可高達(dá)17GB。

(2)圖像清晰，分辨率高，數(shù)據(jù)傳輸速率大。在DVD中采用了先進(jìn)的MPEG-2數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)，圖像質(zhì)量達(dá)到廣播級標(biāo)準(zhǔn)，其分辨率為720?×?576像素(PAL制)或720?×?480像素(NTSC制)，使得水平清晰度達(dá)到500線以上，遠(yuǎn)高于VCD的240線和LD的430線水平；DVD的數(shù)據(jù)傳輸率平均約為4.69Mb/s(2～10Mb/s范圍內(nèi)可調(diào))。

(3)更為先進(jìn)的數(shù)據(jù)調(diào)制和數(shù)據(jù)糾錯(cuò)技術(shù)。為提高聲音和圖像質(zhì)量，加大數(shù)據(jù)壓縮程度，DVD在數(shù)據(jù)調(diào)制和數(shù)據(jù)糾錯(cuò)方面采用了多種新的技術(shù)。在對數(shù)據(jù)糾錯(cuò)時(shí)采用了更為先進(jìn)的里德-索羅門卷積糾錯(cuò)碼(RS-PC)，使糾錯(cuò)后的誤碼率降至10-20。在對數(shù)據(jù)調(diào)制時(shí)，DVD采用了改進(jìn)型的8—16位EFMPlus技術(shù)，可使最小數(shù)據(jù)記錄長度增至1.7～1.8位。

(4)音頻質(zhì)量高，效果好。在DVD的音質(zhì)方面，由于采用了杜比AC-3的5.1聲道和6聲道DTS數(shù)字影院技術(shù)，可獲得數(shù)碼音響的環(huán)繞聲和高保真效果。

(5)完備的兼容性。DVD不僅可以播放圖像和聲音俱佳的節(jié)目，而且可以完全兼容CD/CD-I/CD-ROM/VCD/SVCD光盤，具有一機(jī)多用功能。

(6)多種先進(jìn)功能。DVD除具有VCD/SVCD的基本功能外，還具有多種先進(jìn)的功能，例如菜單控制功能、搜索和查詢功能、多重屏幕顯示格式功能(4∶3和16∶9)、多種語言轉(zhuǎn)換(最多可記錄8種不同的語言)、多種語言字幕(可高達(dá)32種不同語言字幕的空間)、畫面鎖定、多種角度播放、多種特技播放等。

(7)具有版權(quán)保護(hù)功能。DVD可利用地區(qū)碼分區(qū)(中國為6區(qū))、密鑰技術(shù)、彩條技術(shù)、水印技術(shù)等進(jìn)行DVD內(nèi)容的版權(quán)保護(hù)。

2．DVD視盤機(jī)的分類

目前，市場上的DVD產(chǎn)品很多，從光盤的尺寸可將DVD分為120mm和80mm兩種；從光盤的結(jié)構(gòu)又可分為單面單層、單面雙層、雙面單層和雙面雙層4種類型，其對應(yīng)的容量分別為4.7GB、8.5GB、9.4GB和17GB；從應(yīng)用的角度，DVD產(chǎn)品又可分為DVD-Video(視頻DVD)、DVD-Audio(音頻DVD)、DVD-RAM(可重錄型DVD)、DVD-ROM(只讀型DVD)和DVD-R(一次性可錄DVD)等類型。4.1.2DVD視盤機(jī)的結(jié)構(gòu)

1．DVD視盤機(jī)的結(jié)構(gòu)

DVD機(jī)主要由機(jī)芯和電路兩大部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。其中，機(jī)芯主要由激光頭組件、光盤裝置、旋轉(zhuǎn)裝置和識讀裝置等構(gòu)成，電路組成主要包括RF放大與處理電路、數(shù)字信號處理與數(shù)字伺服電路、伺服驅(qū)動(dòng)控制電路、MPEG解碼電路、視頻編碼電路、音頻信號處理電路、整機(jī)控制電路、操作與顯示電路、電源電路等。圖4-1DVD系統(tǒng)組成框圖

2．DVD各部分的作用

1)機(jī)芯

機(jī)芯是保證DVD機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要部件，由精密機(jī)械系統(tǒng)和激光頭組件組成。精密機(jī)械系統(tǒng)由裝卸機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)組成。裝卸機(jī)構(gòu)的作用是在裝載電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下完成光盤的進(jìn)/出和激光頭的上/下到位，由人工指令控制啟動(dòng)，由到位檢測開關(guān)控制停止。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用是在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下配合夾持機(jī)構(gòu)完成光盤的恒線速運(yùn)轉(zhuǎn)，由光盤上的同步信號控制。進(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用是在進(jìn)給電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和CPU的控制下完成激光頭的徑向移動(dòng)。由于DVD機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求能夠向下兼容CD、VCD、SVCD光盤等，因此DVD視盤機(jī)的機(jī)芯與電路方面都采用了兼容性設(shè)計(jì)。對DVD視盤機(jī)，其機(jī)芯中的機(jī)械系統(tǒng)的組成及工作原理與VCD機(jī)基本相同，僅是激光頭組件不同而已。目前，常見的機(jī)芯主要有松下機(jī)芯、東芝機(jī)芯、索尼機(jī)芯和三洋機(jī)芯等產(chǎn)品。

2)激光頭組件

激光頭組件是DVD視盤機(jī)中最關(guān)鍵的部件，其作用是發(fā)射激光和接收由光盤反射回來的光信號，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。在激光頭組件中，除包括激光二極管及供電電路外，還有為保證發(fā)光功率恒定及讀取信息的正確性而設(shè)置的自動(dòng)光功率控制(APC)電路，另外，為保證激光束的正確發(fā)射、聚焦和接收而設(shè)置了光學(xué)系統(tǒng)、物鏡系統(tǒng)和光電轉(zhuǎn)換器。目前，在DVD視盤機(jī)中使用的是波長為635～650nm的半導(dǎo)體激光器，激光二極管的平均壽命大于5000h。

3)?RF放大與處理電路

RF放大與處理電路的作用是完成電流/電壓轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換后的電壓信號進(jìn)行運(yùn)算、放大以形成主信號(RF信號)和聚焦誤差信號FE、循跡誤差信號TE。其組成包括I/U轉(zhuǎn)換電

路、加法器、放大器和均衡補(bǔ)償電路等。

4)數(shù)字信號處理(DSP)電路

數(shù)字信號處理電路是DVD視盤機(jī)中的一個(gè)核心電路。為兼容CD/VCD機(jī)的需要，DVD機(jī)中有兩路DSP電路：VCD的DSP電路，其作用是對VCD碼流進(jìn)行EFM解調(diào)、CIRC糾錯(cuò)，并處理成VCD格式的數(shù)據(jù)；DVD的DSP電路，其作用是對DVD碼流進(jìn)行EFM+解調(diào)、RS-PC糾錯(cuò)處理，并處理成DVD碼流，然后再由DVD/CD-ROM數(shù)據(jù)譯碼器進(jìn)行兼容性的格式變換，以便MPEG-2解碼器進(jìn)行解碼。

5)數(shù)字伺服系統(tǒng)

數(shù)字伺服系統(tǒng)包括伺服機(jī)構(gòu)和伺服電路兩大部分。伺服機(jī)構(gòu)一般與激光頭組件形成一個(gè)整體，而伺服電路則由專用的集成電路模塊完成。伺服系統(tǒng)包括聚焦伺服、循跡伺服、進(jìn)給伺服和主軸伺服。

聚焦伺服機(jī)構(gòu)的作用是控制激光頭物鏡在垂直方向上微動(dòng)，使激光束焦點(diǎn)在光盤的播放面上保持有良好的聚焦。

循跡伺服機(jī)構(gòu)的作用是控制激光頭在水平方向上微動(dòng)，使激光束焦點(diǎn)跟蹤光盤上的信息軌跡。進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)的作用是當(dāng)物鏡在水平方向上的移動(dòng)超出循跡伺服的控制范圍時(shí)，控制激光頭沿半徑方向跳躍。

主軸伺服機(jī)構(gòu)的作用是控制主軸電機(jī)作恒線速度(CLV)旋轉(zhuǎn)。

6)整機(jī)控制電路

整機(jī)控制電路的作用是控制DVD視盤機(jī)，使其按照用戶的要求進(jìn)入到各種工作狀態(tài)。整機(jī)控制電路包括系統(tǒng)控制微處理器、復(fù)位電路、操作輸入電路、開關(guān)檢測電路等，其核心是中央微處理器。

7)系統(tǒng)解碼器與視頻編碼電路

MPEG-1/MPEG-2解碼器是DVD視盤機(jī)中的核心電路之一，其作用是對不同光盤中的信息進(jìn)行MPEG-1/MPEG-2視頻解碼、子圖解碼、OSD解碼、MPEG音頻解碼、AC-3解碼、DTS解碼等。視頻編碼器的作用是將MPEG-1/MPEG-2解碼器輸出的數(shù)字視頻信號重新編碼成PAL制式或NTSC制式的視頻信號輸出，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后輸出彩色全電視信號。

8)音頻信號處理電路

音頻信號處理電路包括音頻并/串行變換電路、MPEG解碼、AC-3解碼、音頻系統(tǒng)CD/DVD音頻信號切換電路、卡拉OK信號處理電路和D/A轉(zhuǎn)換電路等。

9)電源電路

電源電路的作用是提供DVD視盤機(jī)整機(jī)工作所需要的各種電源電壓。DVD視盤機(jī)的電源一般都采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源。

10)操作與顯示電路

操作與顯示電路的作用是通過鍵盤或遙控器對DVD視盤機(jī)進(jìn)行操作，并提供各種操作指令、光盤種類、播放時(shí)間等的顯示。

11)卡拉OK電路

卡拉OK電路的作用是通過整機(jī)控制電路，為用戶提供卡拉OK的功能?？ɡ璒K電路一般由專用的集成電路構(gòu)成。

12)遙控電路

遙控電路的作用是對DVD視盤機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行遙控操作。遙控器發(fā)出的紅外遙控信號被DVD視盤機(jī)接收放大后，送到操作顯示微處理器，轉(zhuǎn)換為操作指令后輸入到整機(jī)控制

電路。4.1.3DVD機(jī)芯

激光視盤機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)又稱為機(jī)芯，由于DVD機(jī)要能夠向下兼容CD、VCD、SVCD等，因此決定了DVD機(jī)芯的機(jī)械部分和機(jī)芯電路要采用全兼容性設(shè)計(jì)。DVD視盤機(jī)，其機(jī)芯中的光盤裝卸機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等的組成及工作原理與CD/VCD機(jī)基本相同。但由于DVD光盤采用高密度記錄技術(shù)，只能采取激光波長更短(635nm)，物鏡數(shù)值孔徑(0.6)更大的激光點(diǎn)來識讀，這就決定了DVD激光頭只能采用物鏡數(shù)值孔徑可變技術(shù)，即全兼容性激光頭。

1．機(jī)芯的作用、類型與組成

機(jī)芯的作用主要是負(fù)責(zé)裝卸光盤并快速準(zhǔn)確地讀取盤中的信息，DVD機(jī)芯是保證DVD視盤機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械部件。

目前，機(jī)芯的分類方法有多種，例如：

按照播放碟片數(shù)量的不同可分為單碟機(jī)芯和多碟機(jī)芯。

按照結(jié)構(gòu)類型可分為普通型機(jī)芯、薄型機(jī)芯和超薄型機(jī)芯等。

按照機(jī)芯的類型可分為飛利浦機(jī)芯、索尼機(jī)芯、三洋機(jī)芯、東芝機(jī)芯、夏普機(jī)芯、JVC機(jī)芯、三星機(jī)芯等，其中最常用的是飛利浦機(jī)芯和索尼機(jī)芯。按照機(jī)芯的工作方式可分為模擬機(jī)芯和數(shù)字機(jī)芯。模擬機(jī)芯是指機(jī)芯的伺服電路采用模擬環(huán)路的控制方式，數(shù)字機(jī)芯是指伺服電路采用數(shù)字環(huán)路的控制方式。與模擬機(jī)芯相比，數(shù)字機(jī)芯具有生產(chǎn)方便、可靠性強(qiáng)、容易控制、糾錯(cuò)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

按照機(jī)芯的功能，單碟機(jī)芯主要由托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)、光盤裝卸機(jī)構(gòu)、加載電機(jī)、夾持機(jī)構(gòu)、激光頭進(jìn)給機(jī)構(gòu)及光盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4-2所示。圖4-3為常用單碟機(jī)芯的外形結(jié)構(gòu)圖。多碟機(jī)芯則在單碟機(jī)芯的基礎(chǔ)上增加了選盤機(jī)構(gòu)。圖4-2單碟機(jī)芯的基本組成圖4-3單碟機(jī)芯的外形結(jié)構(gòu)

DVD機(jī)芯中通常有3個(gè)電機(jī)，即主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)和加載電機(jī)。其中，加載電機(jī)用于控制托盤進(jìn)出，主軸電機(jī)用于控制光盤旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給電機(jī)用于光盤的進(jìn)給與循跡。圖4-4所示為SONY機(jī)芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

圖4-4SONYKHM-233型機(jī)芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2．機(jī)芯的工作原理

1)托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)

托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)主要由托盤、主凸輪、中間輪、齒條、皮帶輪、加載電機(jī)、托盤進(jìn)出檢測柱和位置檢測開關(guān)等組成，結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。圖4-6為托盤的外形結(jié)構(gòu)，圖4-7為傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與位置檢測開關(guān)示意圖。

托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過程如圖4-8所示，托盤進(jìn)出控制電路如圖4-9所示。圖4-5托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖4-6托盤外形結(jié)構(gòu)圖4-7傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與位置檢測開關(guān)示意圖圖4-8托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過程圖4-9托盤進(jìn)出控制電路當(dāng)微處理器收到“CLOSE”操作指令時(shí)，便向加載電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出裝盤指令，使加載電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過皮帶輪使驅(qū)動(dòng)齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪上部的小齒輪與托盤齒輪嚙合，托盤便隨驅(qū)動(dòng)齒輪由機(jī)外向機(jī)內(nèi)做水平移動(dòng)。在主凸輪上部月牙齒的帶動(dòng)下將托盤移至機(jī)內(nèi)播放位置的同時(shí)，主凸輪上的塑料檢測柱碰壓檢測開關(guān)S2，使其閉合，此信息被送到微處理器使其發(fā)出制動(dòng)指令，電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)微處理器收到“OPEN”指令時(shí)，便向加載電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出卸盤指令，使加載電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過同樣的機(jī)械裝置帶動(dòng)托盤由機(jī)內(nèi)向外做水平移動(dòng)。當(dāng)激光頭升降架下降到位時(shí)，光盤落入托盤后，托盤便向外移動(dòng)。當(dāng)托盤向外移動(dòng)到規(guī)定位置時(shí)，托盤右邊尾部的托盤出檢測桿碰壓檢測開關(guān)S1，使其閉合，該信息被送至微處理器，使其發(fā)出制動(dòng)指令，使加載電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

2)光盤裝卸機(jī)構(gòu)

光盤裝卸機(jī)構(gòu)的作用是加載電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)光盤托架自動(dòng)彈出和裝入，其基本組成包括主凸輪、升降凸輪、芯座、夾持器、升降銷等，如圖4-10所示。

光盤裝載過程如圖4-10(a)所示。由托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)將托盤內(nèi)的光盤送到機(jī)內(nèi)的播放位置后，加載電機(jī)還將繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過中間輪使主凸輪繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其內(nèi)層上的三個(gè)齒便與升降凸輪上的三個(gè)齒嚙合，使升降凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，升降銷便沿傾斜條向上滑動(dòng)至最高平臺，芯座隨之上升，旋轉(zhuǎn)盤便將托盤中的光盤抬起，升至夾持器，將光盤緊壓在旋轉(zhuǎn)盤上，激光頭升降架上安裝的激光頭組件也升起。此時(shí)，微處理器根據(jù)托盤到位檢測信號發(fā)出制動(dòng)指令，使加載電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

光盤卸載過程如圖4-10(b)所示。當(dāng)微處理器收到“OPEN”操作指令時(shí)，即向加載電機(jī)發(fā)出卸載指令，通過驅(qū)動(dòng)電路使加載電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，中間輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，主凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)層上的三個(gè)齒便與升降凸輪上的三個(gè)齒嚙合，使升降凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，升降銷便沿傾斜條向下移動(dòng)。當(dāng)移至底部時(shí)，芯座也隨之下降到位，托在旋轉(zhuǎn)盤上的光盤隨芯座下降送回托盤，激光頭升降架上的旋轉(zhuǎn)盤與激光頭組件下降，并遠(yuǎn)離托盤，再由托盤機(jī)構(gòu)將托盤繼續(xù)送出機(jī)外。圖4-10光盤裝卸機(jī)構(gòu)

3)進(jìn)給機(jī)構(gòu)

激光頭進(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用是使激光頭組件能在面向及背向主軸的方向上做徑向移動(dòng)，以便于激光頭能在不同的信息軌跡間移動(dòng)，從而讀取不同信息軌跡中的信息。激光頭進(jìn)給機(jī)構(gòu)主要由進(jìn)給電機(jī)、主軸電機(jī)、驅(qū)動(dòng)齒輪、齒條及滑動(dòng)桿等組成，結(jié)構(gòu)如圖4-11所示。

在進(jìn)給電機(jī)上裝有蝸桿，與驅(qū)動(dòng)齒輪下部的蝸輪組嚙合，可驅(qū)動(dòng)激光頭組件，使其在滑桿上來回移動(dòng)。裝盤結(jié)束時(shí)，進(jìn)給機(jī)構(gòu)上升到位，微處理器發(fā)出進(jìn)給-(負(fù))、高速等指令。圖4-11進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使進(jìn)給電機(jī)順時(shí)針高速旋轉(zhuǎn)，蝸桿帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一下，再與齒條嚙合，使激光頭組件朝旋轉(zhuǎn)盤方向移動(dòng)，碰撞進(jìn)給位置檢測開關(guān)，使其閉合。微處理器根據(jù)該信號發(fā)出進(jìn)給+(正)、高速跳躍等指令，進(jìn)給電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，先驅(qū)動(dòng)齒輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一下，然后回到零軌位置處，進(jìn)給電機(jī)在微處理器控制下剎車而停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)微處理器收到激光頭識讀完光盤信息或“OPEN”操作指令后，立即發(fā)出進(jìn)給-(負(fù))、高速等指令，通過驅(qū)動(dòng)進(jìn)給電機(jī)使激光頭組件迅速返回到初始位置，然后進(jìn)給電機(jī)停轉(zhuǎn)。

4)夾持器

夾持器的作用是將光盤緊緊壓在主軸盤上，以確保光盤高速旋轉(zhuǎn)時(shí)激光頭能順利地讀取光盤上的信息。夾持器一般由磁環(huán)、夾持套及卡圈等組成，安裝在支架孔中，在一定范圍內(nèi)可以自由移動(dòng)。播放時(shí)旋轉(zhuǎn)盤上升，將光盤托起，離開托盤，抵在夾持器上，在磁力的作用下將光盤吸附在旋轉(zhuǎn)盤上，并夾持在光盤的中心位置，使光盤在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)不產(chǎn)生水平偏擺。

5)光盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

光盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由旋轉(zhuǎn)盤、鎖緊片、上旋轉(zhuǎn)盤、彈簧等組成，整個(gè)機(jī)構(gòu)套在主軸電機(jī)的軸上，它隨激光頭的升降架而升降，播放時(shí)托起光盤隨主軸電機(jī)高速、平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。

6)激光頭

激光頭的主要作用是讀取光盤信息，由聚焦線圈、循跡線圈、聚焦磁鐵、循跡磁鐵、物鏡等組成。物鏡卡牢在繞有聚焦線圈和循跡線圈的塑料骨架中央，用四根彈性很強(qiáng)的金屬線作為兩線圈的引腳。

激光頭在伺服機(jī)構(gòu)的控制下，使聚焦線圈上下移動(dòng)，對激光束進(jìn)行聚焦；使循跡線圈水平微動(dòng)，以校正聚焦的水平位置，這樣即可實(shí)現(xiàn)激光對光點(diǎn)的正確識讀，并將讀取的光盤信息送入微處理器電路。

4.2激?光?頭?組?件

4.2.1激光頭組件的結(jié)構(gòu)

1．激光頭的作用與組成

激光頭的作用是利用激光束讀取光盤上的坑點(diǎn)信息，并通過光電轉(zhuǎn)換，將光盤上坑點(diǎn)的反射光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵?。DVD激光頭與VCD激光頭在結(jié)構(gòu)上相似，也是由激光發(fā)射系統(tǒng)、激光傳輸系統(tǒng)和激光接收系統(tǒng)等組成。圖4-12為普通DVD激光頭的組成示意圖。圖4-12普通DVD激光頭組成示意圖激光發(fā)射系統(tǒng)由激光二極管和衍射光柵組成，其主要作用是通過激光二極管發(fā)射出具有一定功率(5mW左右)的激光，并由衍射光柵將激光二極管發(fā)出的單束光分成三束光(一束主光束和兩束副光束)。

激光傳輸系統(tǒng)主要由分光棱鏡、準(zhǔn)直透鏡、1/4波長片、物鏡、凹透鏡和圓柱透鏡等組成，其中的分光棱鏡、準(zhǔn)直透鏡、1/4波長片和物鏡構(gòu)成入射光傳播通路，物鏡、1/4波長片、準(zhǔn)直透鏡、分光棱鏡和柱面透鏡構(gòu)成反射光通路。

激光接收系統(tǒng)由光敏二極管陣列組成，主要作用是將光盤反射回來的有用光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并送到后級的RF電路進(jìn)行處理。

2．激光頭的種類與工作原理

由于DVD視盤機(jī)要兼容CD/VCD/SVCD等光盤，因此在其機(jī)芯中激光頭的物鏡也引入了數(shù)值孔徑兼容技術(shù)，出現(xiàn)了各種各樣的激光頭。目前較為流行的有“單鏡單束”、“單鏡雙束”和“雙鏡雙束/單束”等幾種光學(xué)系統(tǒng)的激光頭。

1)單鏡單束激光頭

單鏡單束DVD激光頭由一個(gè)物鏡和一個(gè)650nm紅色激光器構(gòu)成，俗稱“雙聚焦”激光頭。該激光頭的物鏡采用特殊加工技術(shù)，具有衍射特性和兩個(gè)數(shù)值孔徑不同的特點(diǎn)，可將同一光束在同一軸上形成兩個(gè)不同聚焦深度和不同直徑的光點(diǎn)。具體工作時(shí)，激光束透過該物鏡的外緣和中部分別被衍射成0次光束與1次光束。其中0次光束只能透過物鏡外緣部分(NA?=?0.6)被聚焦成深度為0.6mm、直徑為0.64μm的光點(diǎn)，可供識度DVD光盤；而1次光束則透過中心部分(NA?=?0.45)被聚焦成深度為1.2mm、直徑為0.8μm的光點(diǎn)，可供識讀CD/VCD光盤，如圖4-13所示。圖4-13單鏡單束激光頭識讀光盤原理

2)單鏡雙束激光頭

單鏡雙束激光頭由一個(gè)物鏡與兩只(650nm和780nm)激光器組成，又稱“雙波長”激光頭。這種激光頭在物鏡光路中安裝了一種可變波長衍射特性的器件，與物鏡配合使之?dāng)?shù)值孔徑具有可變特性，達(dá)到單鏡雙束DVD激光頭兼容CD/VCD的目的，如圖4-14所示。

3)雙鏡雙束激光頭

雙鏡雙束激光頭俗稱“雙光頭”，它安裝有數(shù)值孔徑(NA?=?0.6與NA?=?0.45)不同的兩個(gè)物鏡，具有兩套獨(dú)立的信號拾取系統(tǒng)。播放時(shí)，利用NA?=?0.6的物鏡讀取DVD光盤，用NA?=?0.45的物鏡讀取CD/VCD光盤。這種方式對物鏡要求較低，但需要切換機(jī)構(gòu)來更換物鏡位置，激光頭體積大，讀盤速度慢，主要應(yīng)用在早期的DVD視盤機(jī)中。圖4-14單鏡雙束激光頭

4)液晶快門式雙焦點(diǎn)激光頭

液晶快門式激光頭也稱光圈型單鏡單束激光頭，其原理圖如圖4-15所示。

液晶快門式激光頭是在物鏡前面安裝一個(gè)液晶光圈，該光圈的大小(視在數(shù)值孔徑)可隨光圈外加電壓的大小而變化，從而使激光經(jīng)該可變光圈物鏡聚焦后的焦點(diǎn)發(fā)生變化。

當(dāng)播放DVD光盤時(shí)，液晶板透光，物鏡的有效數(shù)值孔徑增大到0.6(NA?=?0.6)，光束的焦點(diǎn)變近，激光束聚焦后的焦點(diǎn)落在DVD光盤的信息面上；當(dāng)播放CD/VCD光盤時(shí)，控制電壓使液晶閥門關(guān)閉，液晶板不透光，物鏡的有效數(shù)值孔徑減小到0.45(NA?=?0.45)，光束的焦點(diǎn)變遠(yuǎn)，激光束聚焦后的焦點(diǎn)落在CD/VCD光盤的信息面上。圖4-15液晶快門式激光頭原理圖4.2.2實(shí)用激光頭接口電路分析

下面以SONYKHM-233型DVD機(jī)芯為例，分析DVD機(jī)芯常用的接口電路。

DVD機(jī)芯常用的接口電路主要有激光頭接口電路、主軸和伺服電機(jī)與復(fù)位開關(guān)的接口電路、加載電機(jī)與托盤進(jìn)/出檢測開關(guān)的接口電路等。

1．激光頭接口電路

該機(jī)芯的激光頭接口電路采用24針連接器輸出，通過24線平行電纜與視盤機(jī)中的信號處理電路和伺服處理電路相連，如圖4-16所示。其物鏡機(jī)構(gòu)、激光器與光檢測集成電路PD和小電路板均裝在激光腔上，構(gòu)成一個(gè)光路免調(diào)試的兼容性激光頭。

24針連接器各引腳功能及維修數(shù)據(jù)如表4-1所示。圖4-16SONYKHM-233型單鏡雙束機(jī)芯24針連接器引腳功能

2．主軸和伺服電機(jī)與復(fù)位開關(guān)的接口電路

該機(jī)芯的主軸電機(jī)和伺服電機(jī)與復(fù)位開關(guān)均焊裝在電機(jī)的小印刷電路板上，通過一只6針連接器與視盤機(jī)中的伺服處理電路和控制電路相連，其接口電路如圖4-17所示，6針連接器各功能引腳與維修數(shù)據(jù)如表4-2所示。

該機(jī)芯的加載電機(jī)與托盤進(jìn)/出檢測開關(guān)均焊裝在加載電機(jī)的小印刷電路板上，通過一只5針連接器與視盤機(jī)中的伺服處理電路和控制電路相連，其接口電路如圖4-18所示。各引腳功能及在路測量值分別如表4-3所示。圖4-17主軸電機(jī)、伺服電機(jī)與復(fù)位開關(guān)接口電路圖4-18加載電機(jī)與托盤進(jìn)/出檢測開關(guān)接口電路

4.3RF信號放大與DSP電路

4.3.1RF信號處理電路

1.?RF信號處理電路的作用

RF信號處理電路的作用是對從激光頭讀出的模擬信號進(jìn)行放大，同時(shí)對波形依頻率特性進(jìn)行均衡、補(bǔ)償及限幅等處理，最后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，同時(shí)利用相位檢測電路形成循跡誤差信號。

2．RF信號處理電路的組成

RF信號處理電路包括RF放大電路、APC電路、均衡電路、平衡處理電路、相位檢測電路等，如圖4-19所示。其工作過程如下所述。圖4-19RF與誤差信號形成電路來自A、B、C、D光電檢測元件上的光盤信號首先送RF放大電路中的求和放大器，將得到的RF?=?(A?+?C)?+?(B?+?D)信號放大到足以滿足數(shù)字信號處理電路要求的幅度，再經(jīng)過均衡補(bǔ)償與平衡處理后，以平衡方式分別輸出RFON和RFOP差動(dòng)信號到后端的數(shù)字信號處理電路；其次，將反映物鏡識讀紋軌聚焦?fàn)顟B(tài)的FE?=?(A?+?C)?-?(B?+?D)信號送聚焦誤差檢測電路，將其失焦量檢測出來，再經(jīng)補(bǔ)償后輸出聚焦誤差信號FEO到伺服DSP電路；最后，將反映物鏡跟蹤信息紋軌狀況的TE?=?E?-?F信號，通過相位檢測電路或CD循跡誤差檢測電路將偏移量檢測出來，再經(jīng)補(bǔ)償后得到循跡誤差信號TEO送伺服DSP電路做進(jìn)一步處理。

通常，將RF信號的波形稱為眼圖，根據(jù)眼圖的形狀和幅度可大體上判斷系統(tǒng)的工作情況，眼圖的波形如圖4-20所示。圖4-20RF信號波形

3．自動(dòng)光功率控制(APC)電路

為了使激光頭發(fā)射的激光束強(qiáng)度穩(wěn)定，在激光頭組件中都設(shè)有自動(dòng)光功率控制(APC)電路。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)光功率控制，在激光二極管組件中除配備有一只激光發(fā)射二極管(通常用LD表示)外，還設(shè)有一個(gè)激光功率檢測二極管，在電路中常用PD或MD表示。該二極管與激光二極管制作在一起。利用激光功率檢測二極管，將檢測到的激光功率強(qiáng)弱信號反饋到APC電路，利用負(fù)反饋環(huán)路穩(wěn)定激光發(fā)射二極管的發(fā)光功率，也就是控制激光發(fā)射二極管的驅(qū)動(dòng)電流。驅(qū)動(dòng)電流越大，激光功率就越強(qiáng)；驅(qū)動(dòng)電流越小，激光發(fā)射二極管的發(fā)射功率就越弱。通常，DVD激光器正常波長是635～650nm，標(biāo)準(zhǔn)輸出功率達(dá)3mW，而最小值僅為2mW，門限電流約為60mA，最大值可達(dá)100mA。因此，必須設(shè)置APC電路控制激光功率，以維持輸出穩(wěn)定的激光功率。否則，可能造成激光振蕩器停振或燒毀電路元件。圖4-21為APC電路的簡化原理圖。

在圖4-21中，LD為激光發(fā)射二極管，PD為激光功率檢測二極管。激光發(fā)射二極管LD的驅(qū)動(dòng)電流由驅(qū)動(dòng)三極管V提供，而V管輸出驅(qū)動(dòng)電流的大小又受放大器輸出信號的控制。具體工作時(shí)，由PD檢測LD發(fā)光強(qiáng)度的大小，并轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)運(yùn)算放大器放大后去調(diào)節(jié)V的基極電位，從而達(dá)到調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流大小的目的。

圖4-22為萬利達(dá)DVP-823型DVD視盤機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)APC電路圖，表4-4為其外接元件功能。其中，1腳為激光二極管接地端，2腳為連接激光發(fā)光二極管端，3腳為檢測二極管連接端，4腳為激光功率檢測供電端。圖4-21自動(dòng)光功率控制電路圖4-22萬利達(dá)DVP-823型視盤機(jī)的APC電路

4.實(shí)用RF信號處理電路分析

圖4-23為實(shí)用的激光頭及RF信號形成電路。

該電路使用了CXA1571M集成電路以形成RF信號、TE信號和FE信號。在CXA1571M內(nèi)部，除包含有APC電路外，主要是由運(yùn)算放大器組成的矩陣電路，對激光頭組件送來的A、B、C、D、E、F信號，首先由3腳輸入A+C信號、4腳輸入B?+?D信號，分別經(jīng)內(nèi)部前置放大處理后，一方面經(jīng)RF均衡放大電路處理輸出RF主信號A?+?B?+?C?+?D，另一方面送聚焦誤差放大電路，輸出適當(dāng)運(yùn)算后的聚焦誤差FE信號(A?+?C)?-?(B?+?D)，由F、E信號送循跡誤差放大電路得到TE信號F?-?E。

圖4-24為另一實(shí)用的RF信號形成與處理電路。圖4-23RF放大器及外圍電路圖4-24RF放大器及外圍電路該機(jī)使用了TA1236F(IC501)集成電路作為RF放大集成電路，內(nèi)部包含有RF信號形成電路、聚焦誤差信號產(chǎn)生電路、循跡誤差信號產(chǎn)生電路和自動(dòng)功率控制電路等功能模塊。

RF信號由位于激光頭組件中心位置的4個(gè)光電二極管A、B、C、D形成。4個(gè)光電二極管A、B、C、D將檢測到的反射激光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡?，送求和放大器運(yùn)算得到(A?+?B?+?C?+?D)信號，再經(jīng)I/V變換轉(zhuǎn)化為電壓信號，最后經(jīng)緩沖放大后送入RF放大器TA1236F的54、55腳。在TA1236F內(nèi)部，經(jīng)壓控放大后，再通過CD均衡器(CD-EQ)、DVD均衡器(DVD-EQ)第39腳、34腳分別輸出CDRF信號和DVDRF信號。聚焦誤差信號同樣由4個(gè)光電二極管A、B、C、D形成。在激光頭內(nèi)，由A、B、C、D光電二極管將檢測到的反射激光首先轉(zhuǎn)換為電信號，而后經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換電路變?yōu)殡妷盒盘栞斎氲絉F放大器TA1236F的57、58、59、60腳。在TA1236F內(nèi)部進(jìn)行緩沖放大后，再通過求代數(shù)和運(yùn)算得到(A?+?C)?-?(B?+?D)信號(聚焦誤差信號)，從27腳輸出到后端的伺服處理電路。

E、F是專為CD/VCD檢測循跡誤差用的兩個(gè)光電二極管。當(dāng)播放CD/VCD碟片時(shí)，E、F兩個(gè)光電二極管將檢測到的反射激光在激光頭內(nèi)經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換器變?yōu)殡妷盒盘枺腿隩A1236F的62、63腳，在內(nèi)部進(jìn)行緩沖處理后，再通過求代數(shù)和運(yùn)算得到(E-F)的循跡誤差信號，最后通過CD/DVD循跡誤差選擇開關(guān)從1腳輸出到后端的伺服處理電路。當(dāng)播放DVD盤片時(shí)，該機(jī)采用DPD(微分相位補(bǔ)償)法獲得循跡誤差信號TE。由A、B、C、D光電二極管將檢測到的反射激光變成微弱的電信號后，在激光頭內(nèi)經(jīng)I/V變換達(dá)到對應(yīng)的電壓信號，輸入到DVD循跡誤差放大器TA1253F(IC507)的23、2、5、8腳。在TA1253F內(nèi)部先進(jìn)行偏移量補(bǔ)償，通過求代數(shù)和運(yùn)算得到(A?+?C)和(B?+?D)，再經(jīng)TE信號平衡補(bǔ)償后，經(jīng)相位檢測電路和充電泵達(dá)到循跡誤差信號TE，從14腳輸出到RF放大器的8腳。4.3.2數(shù)字信號處理電路

1.?DSP電路的作用

數(shù)字信號處理(DSP)電路的作用是將播放DVD光盤時(shí)的RF信號整形和8/16解調(diào)及地區(qū)碼解密，處理成DVD格式的數(shù)據(jù)流，還要將播放CD/VCD光盤時(shí)的RF信號整形和8/14解調(diào)，處理成CD-ROM格式的數(shù)據(jù)流，送MPEG解碼電路處理。同時(shí)檢測出主軸線速度誤差，并產(chǎn)生主軸伺服控制信號送主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路放大后控制主軸以恒線速度旋轉(zhuǎn)。

2.?DSP電路的組成與工作原理

圖4-25所示為DVD視盤機(jī)的典型數(shù)字信號處理(DSP)電路的組成框圖，它由CD-DSP電路和DVD-DSP電路兩部分組成。

DVD光盤輸出信號先由經(jīng)RF信號放大電路進(jìn)行數(shù)據(jù)分離，再經(jīng)RF數(shù)據(jù)限幅后取出EFM+?信號，然后進(jìn)行PLL鎖相處理，產(chǎn)生同步位時(shí)鐘信號；EFM+?信號經(jīng)同步檢測、幀同步與扇區(qū)同步處理后，利用同步位時(shí)鐘信號去識讀EFM+?的數(shù)據(jù)段，再經(jīng)EFM+?解調(diào)和ECC糾錯(cuò)、解擾和防拷貝等處理后送DVD格式變換電路。圖4-25DSP組成框圖若播放CD/VCD光盤，則RF信號放大電路分離出的數(shù)據(jù)信號經(jīng)雙工器后送EFM解調(diào)電路，同樣經(jīng)PLL鎖相電路處理得到同步位時(shí)鐘信號。EFM信號經(jīng)糾錯(cuò)、串/并行數(shù)據(jù)等處理后得到的數(shù)據(jù)送DVD格式變換電路，最后經(jīng)ATAPI接口把統(tǒng)一的16位或8位數(shù)據(jù)輸出到后續(xù)MPEG解碼電路以做進(jìn)一步處理。

除此之外，在數(shù)字信號處理電路中，還將檢測CD/VCD和DVD的主軸伺服線速度誤差，并產(chǎn)生主軸伺服控制信號，經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大后控制主軸電機(jī)以恒線速度運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.實(shí)用數(shù)字信號處理電路分析

圖4-26為實(shí)用的數(shù)字信號處理及主軸電機(jī)伺服處理電路D1870的內(nèi)部框圖，它是超越實(shí)驗(yàn)室專為DVD視盤機(jī)開發(fā)生產(chǎn)配套的DVD伺服/解調(diào)處理單芯片，內(nèi)部主要包含有單處理機(jī)、CD/DVD伺服和CD/DVD解調(diào)3大部分。其中，單處理機(jī)是一個(gè)兼容產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)80C32的8位微控制器；CD/DVD伺服包括伺服DSP、RFZC/TEZC、伺服ADC、RF串行控制接口、PDM和PWM、DAC及可編程接口；CD/DVD解調(diào)部分則包括數(shù)字限幅、數(shù)字PLL、同步保護(hù)、EFM/EFM+解調(diào)、ECC、CSS、CIRC誤碼校正、CLV/CAV控制、主軸PWM/DAC、緩沖存儲接口和ATAPI接口等電路。圖4-26D1870內(nèi)部電路組成框圖

D1870采用176腳PQFP封裝形式，采用+5V與3.3V兩組供電方式。從RF放大器輸出的差動(dòng)信號RFOP/RFON分別從175、176腳輸入，經(jīng)D1870內(nèi)部的數(shù)字限幅處理后再通過數(shù)字PLL處理、同步保護(hù)以及EFM/EFM+解調(diào)、CIRC誤碼校正等處理成節(jié)目流后，從ATAPI接口的118～120、122～126、128～131、134～137腳16位數(shù)據(jù)總線輸出音、視頻壓縮數(shù)據(jù)送后面的解碼電路。另外，該芯片還將檢測出的激光頭識讀紋軌狀態(tài)的誤差信號，處理成聚焦伺服控制信號FCSO、循跡伺服控制信號TRSO、進(jìn)給伺服控制信號FMSO和主軸伺服控制信號DMSO，分別由12、13、18、17腳輸出到相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)電路，控制機(jī)芯正常運(yùn)轉(zhuǎn)。表4-5為D1870各主要引腳功能及相關(guān)維修參考數(shù)據(jù)。

4.4伺服系統(tǒng)

4.4.1伺服系統(tǒng)的作用與組成

1.伺服系統(tǒng)的作用與類型

伺服系統(tǒng)的作用是在播放期間，對聚焦、循跡、進(jìn)給和主軸進(jìn)行自動(dòng)控制，以保證激光頭能夠準(zhǔn)確地讀取光盤上的信息。DVD伺服系統(tǒng)的作用是確保讀盤時(shí)，激光束焦點(diǎn)對目標(biāo)信號軌跡的跟蹤掃描。DVD的伺服系統(tǒng)與CD/VCD的伺服系統(tǒng)基本相同，也包括聚焦伺服、循跡伺服、進(jìn)給伺服和主軸伺服等4種類型。但由于DVD光盤的存儲容量較CD/VCD光盤有明顯的提高，要求采用更短的激光波長、更大的數(shù)值孔徑來縮小激光束的直徑以保證對多層高密度光盤數(shù)據(jù)存取的需要，因此，對DVD視盤機(jī)的伺服控制系統(tǒng)也提出了更高的要求。

2.伺服系統(tǒng)的組成

伺服系統(tǒng)的組成包括伺服誤差信號形成電路、數(shù)字伺服處理電路、伺服驅(qū)動(dòng)電路及其外圍元件等，結(jié)構(gòu)如圖4-27所示。圖4-27DVD的數(shù)字伺服系統(tǒng)4.4.2聚焦伺服系統(tǒng)

1.聚焦伺服系統(tǒng)的作用與組成

當(dāng)DVD光盤在旋轉(zhuǎn)工作時(shí)，伴隨發(fā)生上下振動(dòng)現(xiàn)象。聚焦伺服系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生聚焦誤差信號，并通過聚焦線圈控制物鏡跟隨上下微小移動(dòng)，使物鏡與光盤信息面之間的距離保持恒定，控制激光束在光盤的坑點(diǎn)信號面上有良好的聚焦。聚焦伺服系統(tǒng)主要由聚焦誤差檢測與放大電路、相位補(bǔ)償電路、聚焦驅(qū)動(dòng)電路和聚焦線圈等組成。圖4-28是聚焦伺服系統(tǒng)的原理框圖。圖4-28聚焦伺服系統(tǒng)原理框圖

2.聚焦伺服系統(tǒng)的工作原理

聚焦誤差信號通常由4個(gè)光電二極管A、B、C、D經(jīng)運(yùn)算得到(A?+?C)?-?(B?+?D)，該誤差信號首先送到聚焦誤差放大電路進(jìn)行信號放大，再進(jìn)行相位補(bǔ)償成為模擬的聚焦誤差信號，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入伺服DSP電路處理成PWM形式的誤差數(shù)據(jù)，最后經(jīng)聚焦驅(qū)動(dòng)電路放大后送聚焦線圈，使聚焦線圈進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)。聚焦線圈套在物鏡上，隨著聚焦線圈的運(yùn)動(dòng)，物鏡也同時(shí)跟著做垂直方向上的移動(dòng)，以保證激光束在光盤的信號面上準(zhǔn)確地聚焦。

1)聚焦誤差檢測原理

通常利用全息透鏡在特定方向上反射光的特性來檢測聚

焦誤差信號。利用全息透鏡檢測聚焦誤差信號的原理如圖4-29所示。

圖4-29聚焦誤差檢測原理當(dāng)聚焦良好時(shí)，投射到光檢測器上有兩個(gè)小點(diǎn)。當(dāng)聚焦點(diǎn)偏近時(shí)，在B、D區(qū)有兩個(gè)半圓的光點(diǎn)；當(dāng)聚焦點(diǎn)偏遠(yuǎn)時(shí)，在A、C區(qū)有兩個(gè)半圓的光點(diǎn)。這樣，利用(A?+?C)?-?(B?+?D)即可得到聚焦誤差信號。該誤差信號放大后加到聚焦線圈兩端，控制聚焦線圈做上下的聚焦運(yùn)動(dòng)，保證光束能夠準(zhǔn)確聚焦在光盤的信息坑上。

對單面雙層的DVD光盤，其兩層信號面都必須納入聚焦范圍之內(nèi)。因?yàn)榫劢顾欧淖罴盐恢蒙嫌泄潭c(diǎn)，所以當(dāng)需要讀取另一記錄面時(shí)，系統(tǒng)先送入一突變的脈沖信號到聚焦線圈，使物鏡做瞬間垂直運(yùn)動(dòng)后，迅速回復(fù)到另一記錄面的穩(wěn)定點(diǎn)上。

2)相位補(bǔ)償電路(聚焦均衡)

由于DVD和CD光學(xué)頻率特性的差異，其對讀取信號的高頻成分的衰減是不同的，為此在聚焦伺服系統(tǒng)中設(shè)置了DVD均衡器和CD均衡器。當(dāng)DVD視盤機(jī)識別出不同類型的光盤(DVD和CD)后，由相應(yīng)電路分別進(jìn)行頻率特性補(bǔ)償。

3)聚焦驅(qū)動(dòng)電路

聚焦驅(qū)動(dòng)電路通常是一個(gè)4通道的BTL集成電路，該集成電路除提供聚焦線圈的激勵(lì)信號外，一般向循跡線圈、進(jìn)給電機(jī)和加載電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)信號。4.4.3循跡伺服系統(tǒng)

1.循跡伺服系統(tǒng)的作用與組成

循跡伺服也稱跟蹤伺服。由于DVD光盤的信息槽極其狹窄，而激光束必須精確地沿著極小的信號軌跡循跡，尤其是當(dāng)光盤發(fā)生偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)，仍需要激光束精確地沿軌道進(jìn)行掃描。因此，循跡伺服系統(tǒng)的作用就是保持激光束在水平方向上能正確地循跡。

循跡伺服系統(tǒng)主要由循跡誤差信號檢測、相位補(bǔ)償、循跡驅(qū)動(dòng)和循跡線圈等部分組成，如圖4-30所示。利用光學(xué)系統(tǒng)取得循跡誤差信號，經(jīng)過相位補(bǔ)償、放大及驅(qū)動(dòng)電路處理后，送到套在物鏡外圍的循跡線圈，控制激光頭沿著信號軌跡方向做掃描運(yùn)動(dòng)。圖4-30循跡與進(jìn)給伺服系統(tǒng)框圖

2.循跡伺服系統(tǒng)的工作原理

CD/VCD機(jī)芯廣泛采用3光束法獲得循跡誤差信息，但這種方法很難適合兩層DVD光盤的要求。因此，在DVD視盤機(jī)的循跡伺服系統(tǒng)中，循跡誤差的檢測方法采用的是單光束法，也稱為微分相位差法。

單光束法循跡誤差檢測的原理如圖4-31所示。圖4-31單光束法循跡誤差檢測在圖4-31中，對單光束光敏檢測器輸出的A?+?C和B?+?D信號進(jìn)行相位比較，產(chǎn)生循跡誤差信號。若從光盤反射到光敏檢測器的兩組信號相位差為0，則循跡誤差為0，說明循跡正常；若光點(diǎn)位置向左或向右偏離時(shí)，所得到兩組光敏檢測器的相位差信號即變?yōu)檎祷蜇?fù)值，從而產(chǎn)生不為0的循跡誤差信號輸出。該誤差信號經(jīng)過伺服驅(qū)動(dòng)電路放大后加到循跡線圈兩端，控制循跡線圈做水平方向的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行正確的循跡。

循跡驅(qū)動(dòng)電路通常與聚焦驅(qū)動(dòng)電路集成在一塊芯片內(nèi)。4.4.4進(jìn)給伺服系統(tǒng)

1.進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作用

進(jìn)給伺服又稱滑行伺服或滑動(dòng)伺服。循跡伺服只能使物鏡在水平方向的較小范圍(大約2mm)內(nèi)移動(dòng)，而當(dāng)選曲或光盤內(nèi)容播放完畢或停止播放時(shí)，都需要將激光頭迅速移動(dòng)到指定位置或回到光盤導(dǎo)入?yún)^(qū)的起始位置，這就需要進(jìn)給伺服系統(tǒng)來完成。進(jìn)給伺服的作用是使物鏡跟蹤信號軌跡中心并補(bǔ)償光盤的偏心，使光束在光盤上做徑向移動(dòng)。

2.進(jìn)給伺服系統(tǒng)的工作原理

進(jìn)給伺服仍然使用循跡控制信號作為其控制信號。從循跡繞組分流取出進(jìn)給伺服控制電壓，由DSP電路內(nèi)部的伺服DSP處理后得到進(jìn)給誤差數(shù)據(jù)，經(jīng)PWM電路處理后得到進(jìn)給伺服控制信號，再經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)電路處理后去驅(qū)動(dòng)進(jìn)給電機(jī)，使激光頭沿光盤上的信息軌跡從最內(nèi)圈移動(dòng)到最外圈，或使激光頭快速移動(dòng)到某一指定的位置。實(shí)際的進(jìn)給伺服系統(tǒng)都設(shè)有限位開關(guān)。當(dāng)激光頭移動(dòng)到信息記錄范圍的邊界時(shí)，啟動(dòng)限位開關(guān)，整機(jī)控制電路發(fā)出使進(jìn)給伺服停止的指令。當(dāng)光盤播放完畢，該伺服系統(tǒng)將激光頭快速移回到光盤的中心，或者移動(dòng)到下次播放的起始位置，為下一次播放做好準(zhǔn)備。4.4.5主軸伺服系統(tǒng)

1.主軸伺服系統(tǒng)的作用與組成

主軸伺服系統(tǒng)的作用是驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)帶動(dòng)光盤以1.3m/s做恒線速度(CLV)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)激光頭讀取光盤信息時(shí)，應(yīng)勻速讀取坑點(diǎn)信息，但由于光盤各圈半徑不同，要達(dá)到恒線速度旋轉(zhuǎn)，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)隨光盤半徑增大而變慢，始終保持光頭與被讀信號軌跡的相對速度為1.3m/s。

主軸伺服電路主要由同步檢測電路、頻率控制電路、相位檢測電路和驅(qū)動(dòng)電路等組成。由于DVD視盤機(jī)可以兼容CD/VCD機(jī)，因此當(dāng)播放CD/VCD光盤和DVD光盤時(shí)，主軸伺服控制信號應(yīng)由各自獨(dú)立的電路完成。

2.主軸伺服系統(tǒng)的工作原理

當(dāng)播放DVD光盤時(shí)，RF信號經(jīng)EFM+解調(diào)處理后，由同步檢測電路從數(shù)據(jù)信號中分離出DVD數(shù)據(jù)同步信號作為比較信號，分別送頻率控制電路和相位檢測電路，與來自DVD視頻處理電路的27MHz時(shí)鐘信號(基準(zhǔn)信號)的分頻信號進(jìn)行頻率和相位比較，以獲得控制用的誤差信號。該誤差信號送PWM電路，被轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制信號，再經(jīng)增益控制電路和驅(qū)動(dòng)放大電路后將驅(qū)動(dòng)電流加到主軸電機(jī)的繞組中。當(dāng)播放CD/VCD光盤時(shí)，RF信號經(jīng)EFM解調(diào)處理后，由同步檢測電路分離出幀同步信號作為比較信號與伺服的基準(zhǔn)晶振時(shí)鐘33.86MHz分頻后的信號進(jìn)行頻率和相位比較，產(chǎn)生誤差信號。該誤差信號經(jīng)PWM電路進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換后被送至電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。

CD和DVD的主軸伺服誤差檢測電路分別受控于系統(tǒng)控制微處理器的串行控制指令。4.4.6實(shí)用伺服控制系統(tǒng)電路分析

圖4-32為松下N980型DVD視盤機(jī)的伺服控制系統(tǒng)的電路框圖。它主要由伺服誤差檢測集成電路IC5202(AN8706FHQ)、伺服控制集成電路IC2001(MN67705EA)、伺服驅(qū)動(dòng)集成電路IC2501(AN8485SB-E1)、IC2511(BA5983FM-E2)及外圍元件等組成，其作用是，在播放期間對聚焦、循跡、進(jìn)給、主軸進(jìn)行自動(dòng)控制，以保證激光頭準(zhǔn)確地讀取光盤信息。圖4-32實(shí)用伺服驅(qū)動(dòng)電路聚焦誤差信號取自小田字形光敏檢測二極管A1～A4的差值信號(A2?+?A4)?-?(A1?+?A3)，該誤差信號經(jīng)IC5202內(nèi)部的RF放大和聚焦平衡補(bǔ)償控制的處理，變成模擬的聚焦誤差信號FE，從13腳輸出。FE信號經(jīng)R2025電阻從IC2001的97腳進(jìn)入其內(nèi)部的多路器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入伺服DSP，處理后成為誤差數(shù)據(jù)，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，由102腳把模擬的伺服控制信號送至IC2511的3腳，經(jīng)IC2511放大后，從13、14腳把該信號加到聚焦線圈上，以保證激光頭對光盤的準(zhǔn)確聚焦。

DVD光盤的循跡誤差信號在IC2502內(nèi)部利用微分相位法取得，通過比較器將DVD光盤除外的CD/VCD光盤的循跡誤差信號檢測出來，并從28腳輸出。該循跡誤差信號TE經(jīng)電阻R2027從IC2001的91腳進(jìn)入其內(nèi)部的多路器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入伺服DSP，處理后成為循跡與進(jìn)給誤差數(shù)據(jù)，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，由92腳把模擬的循跡伺服控制信號送至IC2511的6腳，經(jīng)IC2511放大后，從11、12腳把該信號加到循跡線圈上，以保證發(fā)射的激光始終跟蹤信號的軌跡。由伺服DSP輸出的進(jìn)給誤差數(shù)據(jù)，經(jīng)脈寬調(diào)制PWM電路的處理成為進(jìn)給伺服控制信號。該信號經(jīng)IC2511放大后，由23、26腳驅(qū)動(dòng)進(jìn)給電機(jī)，帶動(dòng)激光頭組件做徑向移動(dòng)，對激光頭進(jìn)行粗調(diào)使其進(jìn)入循跡伺服的控制范圍之內(nèi)。

IC2001在提取DVD數(shù)據(jù)信號的同時(shí)也將幀同步與位時(shí)鐘提取出來，經(jīng)CLV檢測器將線速度誤差與相位誤差檢測出來，該誤差信號經(jīng)PWM處理后，成為主軸伺服控制誤差信號，分別從120、121腳輸出，經(jīng)三相主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路IC2501處理成三相驅(qū)動(dòng)電壓從23、26、28腳輸出，去調(diào)整主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)光盤做恒線速度轉(zhuǎn)動(dòng)。圖4-33為萬利達(dá)DVP-823型DVD視盤機(jī)的伺服控制系統(tǒng)電路框圖，它的RF放大、伺服DSP、主軸伺服等均由MT1389L主芯片完成，其聚焦、循跡、進(jìn)給、主軸伺服驅(qū)動(dòng)控制均由BA5954FP芯片實(shí)現(xiàn)。圖4-33萬利達(dá)DVP-823型DVD視盤機(jī)的伺服控制系統(tǒng)電路框圖萬利達(dá)數(shù)字伺服處理的工作原理如下：

(1)聚焦伺服控制過程。在光盤播放過程中，由激光頭得到反映物鏡識讀信號軌跡聚焦?fàn)顟B(tài)的電信號，經(jīng)聚焦誤差檢測電路檢取出失焦量后，再經(jīng)補(bǔ)償處理得到聚焦誤差信號送MT1389L內(nèi)進(jìn)行數(shù)字化處理。在MT1389L內(nèi)部處理得到的聚焦誤差信號，再經(jīng)伺服DSP運(yùn)算得到聚焦伺服控制信號(FCSO)從25腳輸出，送到BA5954FP的1腳，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路處理成與離焦?fàn)顟B(tài)相反、大小相等的聚焦驅(qū)動(dòng)電流，分別從13、14腳輸出送入聚焦線圈，以調(diào)整物鏡聚焦深度校正激光識讀光點(diǎn)，確保準(zhǔn)確讀取光盤信息。

(2)循跡伺服與進(jìn)給伺服控制過程。由激光器拾取反映物鏡跟蹤信息信號軌跡的電信號，經(jīng)循跡誤差檢測、補(bǔ)償?shù)忍幚砗蟮玫降难E誤差信號送MT1389L的內(nèi)部，經(jīng)伺服DSP數(shù)字化處理后得到的循跡伺服控制信號(FRSO)和進(jìn)給伺服控制信號(FMSO)，分別從24、21腳輸出，送入伺服驅(qū)動(dòng)集成電路BA5954FP的26、23腳。在BA5954FP內(nèi)部電平變換與驅(qū)動(dòng)放大后，循跡伺服驅(qū)動(dòng)電壓分別從15、16腳輸出，進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)電壓分別從17、18腳輸出，通過物鏡與進(jìn)給機(jī)構(gòu)去校正激光識讀光點(diǎn)使其始終投射在光盤的信號軌跡上。

(3)主軸伺服控制過程。由激光器拾取播放的DVD或CD光盤的電信號，通過MT1389L內(nèi)部的數(shù)字PLL電路對RF信號進(jìn)行鎖相處理，產(chǎn)生光盤線速度的同步位時(shí)鐘。經(jīng)主軸線速度檢測電路，把得到的誤差信號送主軸CLV處理電路。再經(jīng)誤差運(yùn)算處理成為主軸伺服控制信號(DMSO)，從20腳輸出送到BA5954FP的5腳內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電路。再經(jīng)電平變換與驅(qū)動(dòng)放大后，把得到的主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓從11、12腳輸出，調(diào)整主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使光盤始終維持恒線速度旋轉(zhuǎn)。

4.5視頻信號處理電路

4.5.1視頻信號處理電路的組成

視頻信號處理電路的作用是將DSP電路輸出的數(shù)字信號進(jìn)行CSS解密，數(shù)據(jù)分離將視頻信號送視頻解碼器進(jìn)行解壓縮處理，最后經(jīng)視頻編碼器輸出符合PAL制或NTSC制要求的復(fù)合視頻信號或S視頻、色差分量。其組成主要包括CSS解密電路、MPEG-2解碼器、視頻編碼器、視頻輸出電路、存儲器等，電路結(jié)構(gòu)如圖4-34所示。圖4-34視頻信號處理電路框圖4.5.2視頻信號處理電路的工作原理

1.?CCS解密電路

CSS解密電路的作用是對DSP輸出的碼流信號進(jìn)行解擾、拷貝保護(hù)與解碼處理，其輸入、輸出信號均為MPEG-2的壓縮信號。

為防止盜版，在DVD光盤刻錄過程中普遍采用了地區(qū)碼版權(quán)保護(hù)技術(shù)和密鑰版權(quán)保護(hù)技術(shù)，即在每張DVD光盤中都刻有地區(qū)碼以及鑒別密鑰、碟片密鑰和節(jié)目密鑰等。地區(qū)碼刻錄在DVD光盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)和各數(shù)據(jù)扇區(qū)之中，鑒別密鑰和碟片密鑰刻錄在碟片的導(dǎo)入?yún)^(qū)，節(jié)目密鑰刻錄在每一個(gè)扇區(qū)的頭部，并將每節(jié)內(nèi)容無序的軟件雜亂地置于DVD光盤的各個(gè)扇區(qū)。因此，必須使用專用的芯片對數(shù)據(jù)流中的各種版權(quán)保護(hù)密碼信息進(jìn)行鑒別、確認(rèn)和解密，以恢復(fù)軟件內(nèi)容的本來次序，這樣才能將數(shù)據(jù)流處理DVD格式的信息傳遞到MPEG解碼系統(tǒng)。早期的CSS解密電路由專用的解密集成電路完成，近期的CSS解密電路均集成在視頻解碼電路芯片內(nèi)。在CSS解密電路模塊中，包含有六區(qū)域地區(qū)碼解密電路、密鑰解密電路、總線開關(guān)電路和微處理器接口等。地區(qū)碼解密電路實(shí)際上是一個(gè)碼型比較器，作用是將輸入的地區(qū)碼信息與內(nèi)存的六區(qū)域地區(qū)碼進(jìn)行比較。若比較結(jié)果不一致，則輸出出錯(cuò)信號給微處理器，關(guān)閉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，光盤停轉(zhuǎn)。如果比較結(jié)果一致，則地區(qū)碼流送解密電路進(jìn)一步對其節(jié)目密鑰進(jìn)行鑒別、確認(rèn)和解密處理，恢復(fù)其DVD格式的原來順序。

2.?MPEG-2解碼器

1)?MPEG-2解碼器的作用與分類

MPEG-2解碼器的作用是對來自DSP電路和伺服電路的視頻、音頻、子碼等數(shù)據(jù)流進(jìn)行分離，并分別將它們送到相應(yīng)的解碼電路進(jìn)行去壓縮處理。根據(jù)DVD解碼器的功能可以將解碼芯片分為3種類型。第一類是多片集成式解碼芯片，其系統(tǒng)解碼、視頻解碼和音頻解碼通常由3塊以上的芯片組成，隨著DVD技術(shù)的發(fā)展，此類解碼芯片已趨于淘汰。第二類是兩片式解碼芯片，其系統(tǒng)解碼、視頻解碼和音頻解碼由兩塊芯片完成，如松下公司的MN617130(音頻)和MN67740(系統(tǒng)、視頻)等。第三種是目前流行的單片集成解碼芯片，其系統(tǒng)解碼、視頻解碼和音頻解碼由一塊芯片完成，如C-CUBE公司的ZIVA-D6、ZIVA-3，LSI邏輯公司的L64020，索尼公司的CXD19XX，ZORAN公司的ZR36700，ESS公司的ES3309、ES4308等產(chǎn)品。

2)?MPEG-2解碼器的組成與工作原理

圖4-35所示為C-CUBE公司的單片MPEG-2解碼集成電路ZIVA-3的內(nèi)部電路組成框圖。ZIVA-3是在ZIVAD6的基礎(chǔ)上開發(fā)出的一種新型解碼芯片，它保持了向下全兼容的DVD格式，內(nèi)含MPEG視頻解碼、OSD解碼、子圖解碼、MPEG音頻解碼、AC-3解碼等解碼運(yùn)算功能的復(fù)用解碼電路。在軟件支持下，可對DVD、SVCD、VCD、MP3等光盤不同的壓縮算法進(jìn)行MPEG-1、MPEG-2的音、視頻解碼，具有AC-3(5.1聲道)輸出和DTS數(shù)字信號光纖輸出。圖4-35ZIVA-3解碼集成電路內(nèi)部框圖由數(shù)字信號處理電路送來的MPEG數(shù)據(jù)流首先送入ZIVA-3內(nèi)部的節(jié)目流解碼器，分離出視頻數(shù)據(jù)包和音頻數(shù)據(jù)包，然后，視頻數(shù)據(jù)包送入視頻解碼電路，根據(jù)光盤的不同類型進(jìn)行相應(yīng)的MPEG-1/MPEG-2解碼，恢復(fù)壓縮前的圖像數(shù)據(jù)信號，將其處理成8位YCC像素格式，從視頻接口輸出數(shù)字圖像信號，從相應(yīng)的接口輸出行、場同步信號。音頻數(shù)據(jù)包則根據(jù)光盤的不同類型送入相應(yīng)的解碼電路，在軟件支持下進(jìn)行不同方式的解碼，恢復(fù)成編碼前連續(xù)的PCM格式的音頻信號，由音頻接口輸出。若播放的是VCD/SVCD光盤，其音頻數(shù)據(jù)包送MPEG音頻解碼電路，在軟件支持下進(jìn)行線性PCM解碼，恢復(fù)成編碼前的16位線性PCM格式數(shù)據(jù)后從相應(yīng)端口輸出。若播放的是DVD光盤，音頻數(shù)據(jù)包送AC-3解碼器進(jìn)行解碼，解碼后從相應(yīng)端口輸出5.1聲道的音頻信號。

圖4-36為美國ESS公司專為DVD視盤機(jī)開發(fā)生產(chǎn)的第二代DVD單片式解碼器ES4408的內(nèi)部框圖。圖4-36ES4408解碼器內(nèi)部組成框圖在ES4408解碼器內(nèi)部置有32位數(shù)據(jù)流水線型的RICS精簡指令微控制器，它以可編程的多媒體微處理器為核心，包含有音、視頻系統(tǒng)和引導(dǎo)層解碼的哈夫曼解碼運(yùn)算功能模塊，并可在軟件支持下對MPEG-1和MPEG-2音、視頻進(jìn)行解碼。該解碼器采用+5V與+3.3V兩組供電方式，其封裝采用208腳LQFP形式，各關(guān)鍵引腳的功能及維修參考數(shù)據(jù)如表4-6所示。圖4-37為目前市場上主流的解碼芯片MT1389L內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖。MT1389系列芯片是我國臺灣聯(lián)發(fā)科技公司(MTK)專為DVD播放機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的整合了CD/DVD數(shù)字信號處理/數(shù)字伺服處理/播放控制/音、視頻解碼/視頻編碼等功能于一體的高性能芯片。其中，MT1389QE等采用256腳封裝，MT1389L采用128腳封裝形式，圖4-38為MT1389L的引腳排列圖。圖4-37MT1389L內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖表4-7為MT1389L各主要引腳功能。

在MT1389L內(nèi)嵌入有32位的RISC主微控器，內(nèi)含有8032微控器、Flash接口、IR/VFD串行接口、伺服I/O接口、DRAM接口、USB接口和存儲卡接口等。

在MT1389L內(nèi)的微控器，采用內(nèi)部總線與芯片內(nèi)的伺服處理單元、系統(tǒng)解復(fù)用(系統(tǒng)分析、CPPM/CRPM)單元、音、視頻解碼、視頻編碼電路、音頻DSP電路、音頻輸出單元、USB控制單元和各接口相連。主要數(shù)據(jù)通過該芯片的存儲器接口和系統(tǒng)/播放接口與外部各受控(各種存儲器、操作顯示電路、音頻DAC等)電路進(jìn)行通信，并采用片選/中斷、讀/寫等操作實(shí)施程序控制，完成系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)各種播放功能。圖4-38MT1389L引腳排列圖

3.視頻編碼器

1)視頻編碼器的作用

視頻編碼器的作用是將MPEG-2解碼器輸出的數(shù)字視頻信號進(jìn)行編碼處理，轉(zhuǎn)換成為符合PAL制或NTSC制電視要求的各種視頻信號，例如復(fù)合視頻信號、亮度信號、色度或色差信號等。視頻編碼器輸入的視頻信號是R、G、B三基色信號，但這3種基色信號可以是數(shù)字基色信號，也可能是經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后的模擬信號。因此，視頻編碼器分為兩種類型，一是模擬式視頻編碼器，它串行輸入模擬三基色信號，設(shè)置有多個(gè)輸入管腳；另一種是數(shù)字式視頻編碼器，它可以輸入視頻數(shù)據(jù)流YUV，也可以是并行的R、G、B信號，其輸入有多個(gè)管腳。目前大多數(shù)DVD視盤機(jī)采用數(shù)字式視頻編碼器。

2)視頻編碼器的組成與工作原理

數(shù)字式視頻編碼器的組成如圖4-39所示，主要包含有彩色空間轉(zhuǎn)換電路、色度低通濾波器、亮度延時(shí)電路、正交平衡調(diào)幅器、DAC電路、時(shí)序電路、控制接口等。

輸入數(shù)字式視頻編碼器的視頻數(shù)據(jù)信號，可以有多種組合方式。例如，可以輸入24位的三基色信號(R、G、B各8位)，也可以輸入16位的色度和亮度數(shù)據(jù)，還可以輸入8位的視頻數(shù)據(jù)等。另外，在數(shù)字式視頻編碼器中，與模擬式視頻編碼器一樣也設(shè)置有行、場同步脈沖輸入腳、晶振信號引出腳以及總線控制接口引腳等。圖4-39數(shù)字式視頻編碼器組成框圖當(dāng)并行輸入24位的三基色信號時(shí)，首先通過彩色空間轉(zhuǎn)換電路將三基色信號轉(zhuǎn)換成一個(gè)亮度信號Y和兩個(gè)色差信號U、V。亮度信號經(jīng)過延時(shí)后可以直接輸出，也可以與處理后得到的色度信號進(jìn)行相加。色差信號經(jīng)過色度低通濾波器限制帶寬后，利用色度低通濾波器中的電子開關(guān)以一定的頻率對U、V進(jìn)行采樣，并利用鎖存器將采樣值保持到下一個(gè)采樣時(shí)刻的到來，經(jīng)對U、V采樣后可得到0～15的色差信號。然后將得到的色差信號送正交平衡調(diào)幅器，所得的色度信號既可以直接輸出，也可以與亮度信號相加得到視頻復(fù)合全電視信號。最后，將視頻復(fù)合全電視信號進(jìn)行高速D/A轉(zhuǎn)換，即可得到模擬的復(fù)合全電視信號。

3)實(shí)用數(shù)字視頻編碼器電路分析

在DVD視盤機(jī)中采用的單片專用數(shù)字視頻編碼器集成電路主要有美國BrookTree公司的BT864、AnalogDevices公司的ADV7175/ADV7176、法國SGS-THOMSON公司的STV0117等。圖4-40所示為BT864數(shù)字視頻編碼集成電路的內(nèi)部電路框圖，它主要由1.3MHz低通濾波器、調(diào)制器/混頻器、鎖存器、彩色空間轉(zhuǎn)換電路、NTSC消隱脈沖、字幕與宏觀單元、亮度2倍過采樣、圖文電視單元、視頻時(shí)序控制、同步升/降擴(kuò)展器、延時(shí)器、四路10位DAC等組成。該芯片采用I2C總線控制，可以將8位或6位兩種方式輸入的Y、CR、CB數(shù)據(jù)信號編碼成NTSC制或PAL制式的復(fù)合視頻信號、S視頻信號和R、G、B三基色信號輸出，并能進(jìn)行交織、非交織操作及字幕編碼和圖文電視編碼等。

在DVD視盤機(jī)工作時(shí)，來自視頻處理器的8位Y/CR/CB并行數(shù)字視頻信號或16位Y/CR/CB數(shù)字視頻信號分別從BT864的28～35腳輸入或16～21、24～25腳輸入。在BT864內(nèi)部進(jìn)行數(shù)字編碼處理，Y信號數(shù)據(jù)附加水平和垂直同步信號后進(jìn)行插補(bǔ)和低通濾波，CR/CB色差信號數(shù)據(jù)附加色同步信號后也進(jìn)行插補(bǔ)和低通濾波，然后編碼形成NTSC制或PAL制的復(fù)合視頻彩色全電視信號。圖4-40數(shù)字視頻編碼集成電路BT864內(nèi)部框圖數(shù)字信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換電路，可以輸出模擬視頻信號。輸出的視頻信號可以有多種形式，包括復(fù)合視頻信號/藍(lán)色信號輸出(8腳)、復(fù)合視頻信號/綠色信號輸出(10腳)、模擬色度信號/紅色信號輸出(12腳)、模擬亮度信號/復(fù)合視頻信號輸出(13腳)、模擬RGB輸出控制等。

在BT864的內(nèi)部還產(chǎn)生視頻同步系統(tǒng)的同步基準(zhǔn)脈沖，49腳輸出場同步信號，50腳輸出行同步信號，43腳外接27MHz的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號。

4.視頻輸出電路

視頻輸出電路的作用是將數(shù)字視頻編碼器輸出的模擬視頻信號進(jìn)行放大、處理，轉(zhuǎn)換成顯示終端所需要的各種格式的視頻信號，其組成主要包括視頻驅(qū)動(dòng)放大、電子切換開關(guān)、混合電路和輸出接口等。4.5.3實(shí)用視頻信號處理電路分析

1.松下DVD-N980型視盤機(jī)視頻信號處理電路

圖4-41所示為松下DVD-N980型視盤機(jī)視頻信號處理的電路框圖，它的MPEG-2解碼器由ZIVA3構(gòu)成，數(shù)字視頻編碼器由BT864組成。其視頻信號處理過程如下所述。

由DVD數(shù)字信號處理電路輸出的MPEG數(shù)據(jù)流從ZIVA3的180、182、184～189腳送到其內(nèi)部的節(jié)目流解碼器，經(jīng)節(jié)目流解碼器分離出視頻數(shù)據(jù)包和音頻數(shù)據(jù)包。視頻數(shù)據(jù)包送入視頻解碼電路，根據(jù)光盤的不同類型進(jìn)行相應(yīng)的MPEG-1、MPEG-2解碼處理，以恢復(fù)成編碼前的圖像數(shù)據(jù)信號，并處理成8位的YCC像素格式，從視頻接口的142、143、145、148、150、152、154、155腳輸出數(shù)字圖像信號，同時(shí)從157、158腳輸出行、場同步信號。上述信號分別送后級的視頻編碼器電路BT864，在BT864內(nèi)部經(jīng)NTSC/PAL制式編碼、DAC轉(zhuǎn)換后得到復(fù)合視頻信號或S視頻信號，分別從10、12、13腳輸出，再經(jīng)低通濾波后由插座J11、J14輸出。圖4-41松下DVD-N980型視盤機(jī)視頻信號處理電路

2．新科858型DVD視盤機(jī)視頻信號處理電路

圖4-42所示為新科858型DVD視盤機(jī)視頻解碼系統(tǒng)的電路組成框圖。該解碼系統(tǒng)主要由解碼芯片ES4408F、兩片16MB的SDRAM、4MB的Flash以及27MHz晶振電路等組成。在此解碼系統(tǒng)中，由于解碼芯片ES4408F只集成了一個(gè)硬件解碼電路，只能進(jìn)行解碼的基本運(yùn)算，故還需要通過該芯片的SDRAM接口與Flash接口分別與裝有軟件的Flash(29F040FQC)、數(shù)據(jù)存儲器(HY57V16160D)相連，構(gòu)成一個(gè)容量為32MB空間的MPEG-2主類主級解碼系統(tǒng)，從而依據(jù)壓縮格式進(jìn)行不同的解壓算法。該系統(tǒng)支持MPEG-1和MPEG-2解碼，輸出視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)，提供給視頻編碼器與音頻DAC電路。具體信號流程如下所述。

數(shù)字信號處理電路D101將重建的節(jié)目碼流樣本從ATAPI接口輸出，并從D001的122～128、131～137、140、141腳送到其內(nèi)部的ATAPI接口。在送往解碼器之前首先要經(jīng)過系統(tǒng)解復(fù)用單元對公共碼流進(jìn)行防拷貝技術(shù)解擾與解密處理，把各扇區(qū)的軟件內(nèi)容恢復(fù)為本來的順序，這樣才能在其軟件中插入解擾程序，去除CSS擾碼，形成標(biāo)準(zhǔn)的TS傳輸流。嵌入式微控制器操作DRAM接口的控制線，將該傳輸流經(jīng)16位數(shù)據(jù)線、12位地址線存入存儲器D004或D005分配的區(qū)域。同時(shí)嵌入式微控制器還從D004或D005中按數(shù)據(jù)幀調(diào)用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在系統(tǒng)解復(fù)用單元進(jìn)行捆包幀處理和PID處理，以便從傳輸流中提取節(jié)目的視頻PES數(shù)據(jù)、PES數(shù)據(jù)、節(jié)目專用數(shù)據(jù)、服務(wù)信息和保密數(shù)據(jù)等。然后，在嵌入式微控制器控制下，操作SDRAM接口的控制線將上述數(shù)據(jù)經(jīng)16位數(shù)據(jù)線DB、12位地址線DMA分別存入32MB的SDRAM(D004或D005)的分配區(qū)以備解碼之用。圖4-42新科858型DVD視盤機(jī)解碼系統(tǒng)組成框圖在進(jìn)行視頻解碼時(shí)，首先由D001內(nèi)置的微處理器獲得播放光盤的類別信息，并依據(jù)其壓縮格式讀取其視頻和音頻PES頭緩沖器中的系統(tǒng)頭數(shù)據(jù)，進(jìn)行緩沖讀/寫與片選/中斷，以及存儲區(qū)域分配等操作，以控制視頻解碼器對播放的VCD光盤進(jìn)行MPEG-1視頻解碼，而對播放的DVD光盤進(jìn)行MPEG-2的視頻解碼。其次，視頻解碼器會自動(dòng)讀取PES緩沖區(qū)中的視頻數(shù)據(jù)，按照MPEG壓縮編碼格式首先將視頻位流分解成8×8的數(shù)據(jù)塊和運(yùn)動(dòng)矢量，再處理成16×16的宏塊并逐一進(jìn)行解碼處理，然后將宏塊解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行樣品重建。最后，由嵌入式微控制器操作DRAM接口的控制線，將其重建樣品數(shù)據(jù)再次從DRAM接口存入D004或D005分配的解碼圖像亮度數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、色度數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以備視頻處理單元用。在解碼的同時(shí)，嵌入式微控制器操作DRAM的控制線，將分散存儲在D004或D005中的一幀亮度數(shù)據(jù)和色度數(shù)據(jù)，通過DRAM接口與內(nèi)部總線送入視頻處理單元進(jìn)行圖像幀重建，還將子圖像解碼支持的卡拉OK歌詞、任務(wù)對白、語言字幕等數(shù)據(jù)嵌入到圖像數(shù)據(jù)中，然后由D001視頻輸出接口的106～110、113～115腳連續(xù)將8位視頻數(shù)據(jù)送視頻編碼器。該機(jī)的視頻編碼器D008選用的是ADV7175。由解碼器送來的8位視頻數(shù)據(jù)從2～4、38～42腳送入視頻編碼電路D008輸入接口，首先被分解成亮度Y和色差數(shù)據(jù)CB、CR。亮度數(shù)據(jù)Y送亮度處理電路，色差數(shù)據(jù)CB、CR送色度處理電路形成色度數(shù)據(jù)C，經(jīng)陷波后的亮度數(shù)據(jù)Y與色度數(shù)據(jù)C相加形成復(fù)合視頻數(shù)據(jù)V。上述數(shù)據(jù)經(jīng)視頻DAC轉(zhuǎn)換成模擬的視頻信號后，分別從32腳輸出模擬視頻信號V、25腳輸出模擬亮度信號Y、26腳輸出模擬色度信號C。各路模擬信號經(jīng)模擬視頻網(wǎng)絡(luò)濾出在把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號時(shí)存在的采樣脈沖高頻干擾后，送插座XS202。編碼器需要的視頻時(shí)鐘信號由D009的10腳經(jīng)R029提供給D008的44腳，行/場同步信號分別由D001的119、118腳提供給