|
| |
 |
Главная » Мануалы 1 ... 7 8 9 10 11 12 13 ... 22 2.9. ФОКУСИРУЮЩИЙ МИКРООБЪЕКТИВ хМикрообъективы всех ЛЗ имеют сходные характеристики, ко-горые определяются в основном стандартом на систему ком-лакт-диск . Во всех ЛЗ используют микрообъективы с бесконеч-лым тубусом, чго облегчает организацию отработки вертикальных 4 радиальных биений пластинки перемещением объектива. Чистовая апертура микрообъективов, применяемых в ЛЗ, лежит в пределах 0,45 ... 0,5. Поэтому объективы всех ЛЗ можно считать взаимозаменяемыми, а основные требования к ним в диапазоне длин волн излучения проводникового лазера Я = 0,78... 0,84 мкм сформулировать в следующем виде: объектив должен обеспечивать безаберрационную фокусировку излучения на диск сквозь прозрачную его поверхность толщиной /i=l,2±0,l мм и с показателем преломления n=l,55±0,l (плоскопараллельное покрытие вносит сферические аберрации при работе в сходящемся пучке, что особенно заметно из-за высокой апертуры объективов ЛЗ); объектив должен иметь минимальные габаритные размеры и массу, чтобы обеспечить необходимое быстродействие систем позиционирования; рабочий отрезок от линзы до диска должен составлять не менее 1,3 мм для обеспечения предохранения линз объектива ог случайных ударов носителя; потери света в объективе должны быть минимальны для обеспечения достаточного уровня информационного сигнала и сигна-нов слежения; поле объектива должно быть не менее ±0,05 мм, так как погрешности установки лазера и оптических элементов ЛЗ, а также погрешности при сборке самого объектива могут привести к тому, что падающий в объектив световой пучок будет наклонен к оптической оси объектива на угол до ±40°. При таких углах падения пучка объектив не должен вносить аберрации в сфокусированное нятно. 2.10. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЛАЗЕРЫ И ФОТОПРИЕМНИКИ Основными электронными комплектующими изделиями ЛЗ являются фотоприемники и лазеры. Назначение лазера - создание сфокусированного луча монохроматического излучения, с помощью которого проводится не только съем информационного им-лульсного потока, но и выработка сигналов управления, обеспе-швающих нормальное функционирование аппарата. Детектиро-зание модулированного лазера луча происходит на фотоприемниках (фотодиодах), имеющих одну или несколько площадок в за-эисимости от их назначения. Фотоприемники для ЛЗ выпускают нескольких типов, рассчи-1анных на применение в основных моделях ЛЗ. Наименьшее быст-юдействие фотоприемников составляет 30 не. Сведения о фото- приемниках приведены в табл. 2.3. Отечественный фотоприемни предназначен для применения в трехточечной схеме. Лазерный диод (полупроводниковый лазер) - основной ком; понент ЛЗ, определяющий параметры его оптической системы Характеристики лазеров определяются условиями работ в схем фокусировки звукоснимателей. Одна из отличительных особенно стей лазеров, применяемых для ЛЗ, - использование фотодиод обратной связи для стабилизации мощности излучения. Мощ ность излучения лазеров колеблется от 3 до 5 мВт, длина волн излучения порядка 780 нм. Состав излучения одномодовый в по перечном направлении и многомодовый и одномодовый в про Таблица 2.3. Характеристика фотоприемников для ЛЗ фирма-разработчик Kondenshi Matsushita \ Ntppon Gakki Silicon Detector HPl-0814 HPl-0750 PN304C PN304 PN324E PN316C PN314 PN306 PH303 PH304 SD-1182521021 M1-33H-4 CD-33H-4 ФД-2М (ФМП-40)
Чувствительность 30 нА/Лкс 6 нА/Лкс 40 нА/Лкс 0,1 нА/Лкс 0,4 А/Вт 0,4 А/Вт 0,55 А/Вт при 950 нм 0,4А/Вт Окончание табл. 2.
bio.jjiuj Параметры зарубежных полупроводниковых лазеров для компакт-дисков
дольном. Разброс в характеристиках моделей лазеров по углу-расходимости и ширине спектра излучения согласуется с характеристиками оптических элементов ЛЗ. Поэтому лазеры в раз-, личных моделях ЛЗ, как правило, невзаимозаменяемые. Применяют различные структуры полосковых гетеролазеров (табл. 2.4), которые характеризуются тем, что ограничение светового пучка вдоль излучающего перехода осуществляется одновременно активным и пассивным волноводами. Ширина активного токового волновода определяется шириной зоны протекания тока. Наличие активного волновода, во-первых, позволяет получить достаточно малую эллиптичность диаграммы направленности излучения (ти-; ничное значение 3:1) и, во-вторых, снижает чувствительность лазера к обратному излучению, отраженному от диска. Это по-] зволяет исключить из оптической системы ЛЗ один из самых не--технологичных элементов - четвертьволновую пластинку. Наличие пассивного волновода, обусловленного боковым оптическим ©граничением активной зоны, обеспечивает приемлемую повторяемость диаграммы направленности и других характеристик лазерных диодов в массовом производстве. Разработка автомобильных и переносных моделей лазерных* проигрывателей требует повышения температурной стабильности таких параметров лазерных диодов, как длина волны излучения и рабочий ток, чтобы обеспечить надежную работу ЛЗ с малым потреблением мощности в широком температурном диапазоне (10... 60°). Наименьший среди различных серийных типов лазерных диодов рабочий ток был достигнут в модели A1L4402 фирмы Mitsubishi (не более 60 мА в указанном диапазоне температур). В целях уменьшения габаритных размеров и массы лазерных, звукоснимателей были разработаны лазерные диоды со сверхминиатюрными корпусами (диаметр 5,6 мм, масса 1,3 г). Они могут устанавливаться, например, в миниатюрных звукоснимателях, в которых объектив не перемещается относительно оптических эле- ментов, а слежение за дорожкой и фокусировкой осуществляется перемещением всей оптической системы. Первыми массовый выпуск таких миниатюрных лазеров начали фирмы Sharp (модель LT022M5) и Sony (модель SLD-103K). 2.11. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ СХЕМЫ Электронная часть ПКД производит выделение, формирование, обработку и выдачу всех необходимых для функционирования сигналов, включая звуковой сигнал в исходной форме. Общие положения работы электронной схемы. Сфокусированный луч лазера, непрерывно следящий за дорожкой компакт-диска, модулируется в соответствии с наличием или отсутствием пит высокочастотным сигналом, а также низкочастотным в зависимости от его центровки и фокусировки на линии расположения питов. Амплитудно-частотная характеристика оптического тракта определяется частотой среза, равной (2Л^ЛД) У, где V - линейная часто-9В ia вращения диска. Если NA = 0,45, 1 = 0,78 мкм, F=l,25 м/с, то частота среза равна 1,44 МГц. Характеристика оптической формы полученного на пите отраженного луча представляет собой обратное преобразование Фурье. Поскольку частота среза при оптическом воспроизведении близка к 1,44 МГц, то нормальная реакция ЛЗ получается на импульсы длительностью до 1,4 мкс. При более редких импульсах (для питов протяженностью три и четыре интервала бита) из-за интерференции между импульсами, направленными вверх и вниз, получаем затянутый сигнал и потому при интегрировании невозможны импульсы большой амплитуды, О или 1 цифрового сигнала определяются по центральной части импульса. Особенности сигнала EFM (ограничение длительности последовательности импульсов, соответствующее О или 1) и отсутствие постоянной составляющей полученного сигнала позволяют уменьшить изменения ВЧ-сигнала, связанные с неравномерностью свойств отражающего слоя диска. Так как звуковая информация получается от диска в форме цифрового двоичного сигнала, то дополнительно в электронной части формируется тактовый сигнал и обеспечивается его синхронизация на основе записанного на диске соответствующего сигнала. Для этой цели используют фронты формируемых импульсов двоичного сигнала, детектируемые соответствующим детектором. На основе участков с непрерывным рядом импульсов синхронизации с помощью фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) вырабатывается непрерывный сигнал синхронизации с частотой 4,3218 МГц (7,35x588 кГц). С помощью сигнала синхронизации в канале звукового сигнала выделяются импульсы двоичного кода. В начале обработки цифрового сигнала детектируют сигнал синхронизации блоков и выпадений, а затем производится запуск непрерывных синхронизирующих импульсов в канале тактовой синхронизации и выделяется поток импульсов, расположение которых соответствуй ет расположению питов на дорожке диска. В соответствии со структурой записи поток импульсов отражает звуковой сигнал, за- писанный в коде EFM (8/14) с использованием системы обнаружения и исправления ошибки. Сигнал EFM (8/14) демодулируется в соответствии с правилами демодуляции кода EFM, и из него извлекаются данные звукового сигнала. На основании использования стратегии декодирования кода EFM в составе сигнала производится обнаружение и исправление ошибок, возникших в силу различных причин. Одновременно формируются сигнал син.-хронизации блоков и вспомогательный 8-разрядный код, в котором первые два бита служат для отыскания начала произведения или фрагмента и определяют программу воспроизведения диска. Остальные шесть битов используются для вспомогательной сервисной информации. Большие корректирующие возможности кода EFM обеспечивают обнаружение и исправление почти всех ошибок так, что при воспроизведении щелчки или другие шумы практически не слышны. Восстановленный цифровой поток ЗС подается на ЦАП, где преобразуется в аналоговую форму, усиливается и: воспроизводится в обычном порядке через усилитель и акустические системы. Сигнал, воспроизведенный с диска, имеет изменения во времени из-за возможной неравномерности вращения дйй-ка. Для исправления временных искажений он вводится в оперативное запоминающее устройство по команде синхроимпульсов ti выводится из него по командам, разрабатываемым в кварцевом генераторе ПКД. Поэтому детонация, вызванная неравномерностью вращения двигателя, уменьшается до стабильности кварцевого генератора. Низкочастотные сигналы, несущие информацию о положении луча относительно дорожки диска и его фокусировки, а также скорости вращения диска на различных участках диска, поступают иа схемы сравнения, где вырабатываются сигналы ошибок. При этом сигнал ошибки является добавкой к заданному сигналу управления, определяющему нормальное функционирование системы. 2.12. НОМЕНКЛАТУРА ПРОИГРЫВАТЕЛЕЙ Наряду со стационарными моделями ПКД стандартных и уменьшенных размеров широкое распространение получили переносные, автомобильные, студийные (консольные и блочные), встроенные в магнитолы и радиокомплексы, совмещенные с видеопроигрывателями, с автоматической сменой дисков, профессиональные аппараты с возможностью записи и стирания (ревер- сивные) и профессиональные с цифровой записью всех стандартов. В соответствии с применением и назначением вышеперечисленных моделей к каждому из типов проигрывателей предъявляются свои технические требования. По качеству звучания, надежности и функциональным возмож-. ностям всю широкую номенклатуру ПКД можно разделить на три класса сложности: 1 - супер Hi-Fi проигрыватели; 2 - Hi-Fi проигрыватели; 3 - проигрыватели массового производства. Технические характеристики, соответствующие каждому из классов сложности, приведены в табл. 2.5. Проигрыватели супер Hi-Fi касса - дорогостоящие, многофункциональные модели, использующие новейшие разработки, направленные на обеспечение супервысокого качества звучания и надежности в эксплуатации. К ним относятся некоторые стационарные модели проигрывателей, а также профессиональные и студийные ПКД. У фирмы Sony такими проигрывателями являются модели ES-серии: CDR-520ES, CDR-640E, CDR-650E. Для проигрывателей ES-серии фирма, отказавшись от традиционных схемных решений некоторых функциональных узлов, использовала следующие новые разработки: Таблица 2.5. Технические характеристики ПКД различных классов сложности
1. Линейный двигатель для лазерного звукоснимателя взамен ранее используемого двигателя постоянного тока со сложной червячной передачей и редуктором, который не всегда обеспечивал плавность и точность слежения, высокую скорость поиска. Применение линейного двигателя в моделях ES-серии обеспечивает точное слежение и максимальное время поиска программ не более 1 с. Линейный двигатель для лазерного звукоснимателя используют также фирмы Philips и Matsushita. 2. Система, объединяющая цифровой фильтр 96-го порядка конвейерного типа и ЦАП с нелинейным преобразованием, где степень и мантисса преобразуются раздельно. Это вдвое эффективнее обычных цифровых фильтров с передискретизацией. Система используется в моделях CDR-520ES, CDR-620ES, CDR-650ES. 3. Электрическая развязка между цифровыми и аналоговыми цепями в блочных моделях CDR-552ES для уменьшения интерференционных помех. Модели имеют стандартный интерфейс и трансформатор развязки. Для повышения качества используется и оптическая развязка с помощью волоконных линий связи. Все это увеличивает отношение сигнал-шум. 4. Отдельные ЦАП для каждого канала и последовательно-параллельное преобразование для устранения временных задержек сигналов правого и левого каналов, а также исключение фазового разбаланса в каналах. Используется в моделях CDP-552ES, DAS-702ES. 5. Общий тактовый генератор для всех схем цифровой обработки. Его применение не допускает возникновения биений между синхросигналами кратных частот, приводящих к дрожанию фронтов цифрового сигнала. Используется в моделях CDP-520ES, CDP-620ES и др. Фирма Sony дня проигрывателей ES-серии использует высококачественные прецизионные компоненты, такие как специальные керамические электролитические конденсаторы с малым временем нарастания и импульсным откликом. Фирма Technics применяет новый цифровой фильтр зирег clean digital Filter , практически устраняющий шум. В моделях SL-P500, SL-P300, SL-P100 используют этот фильтр, отношение сигнал-шум превышает 100 дБ. Серия проигрывателей (SL-PllO SL-P210, SL-P310) использует цифровой фильтр с абсолютно ли-нейной фазовой характеристикой, обеспечивающей высокое качество звучания и, как следствие, повышение параметров - дина, мический диапазон и отношение сигнал-шум более 106 дБ. Отличительной особенностью моделей класса супер Hi-Fi является то, что в них используется весь арсенал последних достижений-разработок ПКД. Фирма Yamaha в своей модели СДХ-200 применила оригинальный цифровой фильтр с четырехкратной передискретизацией данных. Фильтр интегрирован с ЦАП, который использует не 16 разрядов информационного слова, а 18. Как результат получены отношение сигнал-шум 115 дБ, динамический диапазон более 100 дБ, а нелинейные искажения ниже 0,002%. У аппаратуры класса супер Hi-Fi расширенные функциональные возможности, в том числе возможность редактирования, необходимого при перезаписи на магнитофон. Модели фирмы Sony имеют схемы интерфейса для записи на цифровой магнитофон а также для связи с другими цифровыми приборами, включая персональные ЭВМ. Проигрывателей класса супер Hi-Fi не так уж много из-за высокой цены, их появление на рынке свидетельствует о престижности разработок ПКД этого класса. Проигрыватели Hi-Fi класса. Основные технические характеристики ПКД представлены в табл. 2.5. К проигрывателям данного класса относятся стационарные модели стандартных и уменьшенных размеров, в том числе блочные, обладающие высоким, качеством звучания, которое обеспечивается использованием цифровых фильтров и 16-разрядных ЦАП. Кроме того, у них широкие функциональные возможности, в том числе возможность программирования 16-20 произведений на диске, автоматическое повторение, обзор и поиск требуемой программы, а тадже достаточно сложные дисплеи и блоки дистанционного управления. Ввиду высокого качества звучания и широких функциональных возможностей проигрывателей данного класса их целесообразно использовать с высококачественными аналоговыми усилителями и Hi-Fi акустическими системами. Проигрыватели массового производства - наиболее широкий класс ПКД (табл. 2.5). В его состав входят недорогие стационарные модели стандартных и уменьшенных размеров, переносные и носимые модели, проигрыватели, совмещенные с радиокомплексами, а также автомобильные ПКД. Для стационарных моделей данного класса такие параметры, как динамический диапазон, отношение сигнал-шум, разделение каналов, находятся на уровне 90... 93 дБ, ,а для переносных моделей могут быть и ниже-82 ...85 дБ. В стационарных моделях проигрывателей для снижения стоимости ограничены функциональные возможности, упрощены дисплеи, отсутствует дистанционное управление. Что касается переносных и носимых моделей, то они завоевали большую популярность, особенно в Японии и США. Дан- ные проигрыватели привлекают потребителя легкостью в обращении и простотой управления. По качеству звучания некоторые переносные модели уступают стационарным, но это объясняется 1условиями их эксплуатации. Сверхвысокое качество , звучания имеет значение при работе проигрывателей в комплексе с Hi-Fi усилителями и соответствующими акустическими системами. Основные требования к переносным и носимым моделям - уменьшение габаритных размеров, массы и снижение потребляемой энергии. Размеры переносных и носимых ПКД удалось уменьшить благодаря разработке новых БИС с большой плотностью интеграции с использованием КМОП-технологии. Например, применение БИС СХ-23035 фирмы Sony позволило уменьшить в 6 раз размеры печатной платы, а также сократить число дискретных элементов. Популярный цифровой проигрыватель Д-50МК2 фирмы Sony имеет размеры 126X27X126 мм и массу 510 г (без батарей). Уменьшение размеров данной модели стало возможным в результате использования плоских батарей серии ИМ-3. Потребляемая мощность снижена до 2,6 Вт благодаря применению импульсной системы привода электродвигателей. В 1986 г. фирма Sony выпустила проигрыватель D-100 высотой всего около 19,8 мм, с массой без батарей 320 г и потребляемой мощностью 2 Вт. Фирма Matsushita разработала ряд проигрывателей на базе однопучкового оптического звукоснимателя FF1 с точной фокусировкой луча. Многие переносные модели проигрывателей выпускают со встроенными АМ/ЧМ стереотюне-рами. Это модели D-55, D-55T, D-7 фирмы Sony, а также SL-XP8 фирмы Technics. К автомобильным лазерным цифровым проигрывателям предъявляют жесткие требования по виброустойчивости, температурной стабильности и пылезащищенности. В целях предотвращения влияния вибраций в автомобильных моделях используют механическую развязку блока оптического звукоснимателя от корпуса проигравателя и специальные системы слежения с использованием микропроцессоров. Вследствие этого в самых неблагоприятных условиях (при движении по неасфальтированной дороге со скоростью 48 км/ч, а также в случае резких толчков) обеспечивается непрерывное воспроизведение музыкальных программ. В целях защиты от влияния высоких температур используется устройство автоматической остановки диска и выключения лазера при температуре внутри салона более 55°. Разработаны также специальные кассеты для компакт-дисков и пылезащищенные крышки, применение которых исключает загрязнение дисков. Автомобильные модели фирмы Sony CDR-C10, CDK-006 имеют возможность одновременной нагрузки нескольких компакт-дисков и их автоматической смены в предварительно выбранном порядке. Устройство для смены дисков устанавливается в багажнике или в задней части салона автомобиля и соединяется кабелем с пультом в салоне. Модель CDP-C10 имеет магазин на 10 дисков, а модель CDK-006 (Disk - Jockey) на 16 дисков. К классу мас- совых моделей относятся проигрыватели, совмещенные с радиоприемниками типа CD-100 фирмы Mitsubishi и совмещенные с магнитолой (модель PX-CD70 фирмы Technics). Особенностью разработки последующих ПКД является разработка серии моделей, в которую могут входить проигрыватели различных типов и классов сложности, использующие одни и те же компоненты и БИС. Фирма Technics, например, выпустила серию моделей, включающую профессиональный проигрыватель SL-P1200, супер Hi-Fi проигрыватель SL-P110, SL-P210, SL-1310, Hi-Fi проигрыватель SL-PJ20 и портативный проигрыватель SL-XP5. Модели этой серии имеют однопучковую схему лазерного звукоснимателя FF1 и цифровой фильтр высокого порядка. Целью дальнейшего развития производства ПКД является повышение степени интеграции. Разработка специализированных БИС позволяет уменьшить габаритные размеры, массу, потребление энергии и снизить стоимость ПКД. Появление новых поколений ПКД во многом связано с созданием специализированных БИС, выполняющих функции нескольких БИС или ИС. Новые модели звуковых проигрывателей отличаются от предыдущих лишь степенью интегращии, а расширение применения компакт-диска пошло по пути создания новых систем, использующих большие возможности диска как хранителя цифровой информации [15]. 2.13. СИСТЕМЫ CD-ROM И CD-I Компакт-диск представляет собой высокоемкий носитель цифровой информации (600... 650 Мбайт). Одним из первых дополнительных направлений его применения стали оптические запоминающие устройства для хранения архивной информации. Система, использующая компакт-диск в качестве источника архивных данных совместно с ЭВМ, появилась в 1985 г. и получила название CD-ROM (Compact-disk - Remember Optical memory). Используя терминал ЭВМ, потребитель системы получил доступ к любой справочной информации, руководствам, фактографическим данным и т. д., записанным на диске в буквенно-графическом виде. Система CD-ROM сохранила размеры диска н элементов записи с ПКД. Несмотря на то, что с целью повышения достоверности хранения и считывания информации в CD-ROM внесены некоторые изменения, сущность ее осталась прежней - воспроизведение заранее отшампованного компакт-диска. Проигрыватели CD-ROM отличались от звуковых ПКД только БИС декодера буквенно-графической информации и периферийными устройствами. Система CD-ROM предназначена в основном для использования совместно с персональными ЭВМ. На базе дифровых лазерных проигрывателей с декодерами и дисками по системе CD-ROM могут быть созданы комплексы электронных библиотек и банков данных бытового назначения. Это объясняется тем, что емкости 104 1 ... 7 8 9 10 11 12 13 ... 22 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||