VCDDVD维修入门与提高讲课教案.docx
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VCDDVD维修入门与提高讲课教案
VCD、DVD维修入门与提高
VCD、DVD维修入门与提高
学习要点:
本章主要讲述VCD和DVD影碟机的基本原理、基本电路及维修技术。
学习本章时,读者应转变思想观念,并从影碟机的结构框图入手,逐步掌握其工作原理和维修技巧。
在学习电路工作原理时,要将重点放在信号流程、解码电路、伺服系统等方面;在学习维修技术时,应将重点放在激光头的检修、伺服系统的检修及解码电路的检修等方面
5.1怎样学好音视设备维修技术
5.2VCD与DVD影碟机的基本知识
5.3VCD与DVD影碟机的工作原理
5.4机芯
5.5VCD与DVD整机电路分析
5.6VCD与DVD的检修
5.1怎样学好音视设备维修技术
一.要转变思想观念
1.分析信号流程时要转变思想观念
模拟信号的传输只存在平衡传输和不平衡传输两种情况。
数字信号的传输存在串行传输和并行传输两种方式。
2.在分析某一电路工作原理时要转变思想观念
数字电路对信号的处理方式有:
格式变换、存储、读出、纠错、压缩、解压缩、运算等等。
在分析数字电路时,必须把握三点:
一是要弄清各单元电路的功能。
二是弄清信号流程。
三是把握好时钟信号。
二.学会“庖丁解牛”
“庖丁解牛”技术的精髓在于能够化整为零,这种化整为零的技术也正是学习音视设备所需要的。
三.要掌握元器件的防损及拆装技术
1.ESD器件的防损
影碟机中的激光头、数字处理电路及解码电路都是ESD器件,维修时要注意防静电处理。
具体做法如下:
共6点,见教材
2.拆装片状集成块时应注意的事项
共10点
3.片状电阻、电容及电感的拆装
1)拆卸方法
2)安装方法
4.片状集成块的拆装
1)拆卸方法
2)安装方法
四.常用的维修工具
1.尖头烙铁
2.特殊的解焊尖头烙铁
3.吹风机(一般选择4号,温度等级为7)
4.集成块拨离器
5.解锡线(或解锡带)
6.防静电烙铁
7.热风枪
5.2VCD与DVD影碟机的基本知识
一.激光影碟机发展过程简介
1.影碟机的发展
1)LD
2)CD-G和CD-V
3)VCD、CVD及SVCD
4)DVD
2.各类影碟机与CD机的性能比较
见教材表5-1
二.VCD与DVD光碟的结构
1.VCD光碟
1)VCD光碟的区域分布
VCD光碟的直径为12cm,厚度为1.2mm,其信息面示意图见教材图5-4所示
中心孔:
夹持区:
导入区:
信息区:
导出区:
边沿区:
2)VCD光碟的结构
VCD光碟共由三层材料制成。
见教材图5-5(a)所示。
第一层为透明基片,中间层为反射层(信息层),第三层为保护层。
数字信息通过光刻的工艺记录在反射层,形成一群一群的有序排列的凹凸坑点。
见教材图5-5(b)所示。
2.VCD的软件版本
软件版本的英语名称是Version,缩写为Ver,它主要表现光碟在应用中的操作功能上,与计算机的系统操作软件版本有点类似。
VCD的版本号已从Ver1.0经Ver1.1发展到Ver2.0。
Ver1.0版本:
Ver1.1版本:
Ver2.0版本:
具有重放控制功能(即PBC功能)、简易的人机对话功能、多层菜单选择功能、可重放高清晰度的静止图像。
3.DVD光碟
DVD光碟的直径也为12mm,但数据存储量比VCD光碟大得多,最高可达17GB。
DVD光碟有四种类型,即单面单层、单面双层、双面单层、双面双层。
DVD碟上的坑点比VCD碟的坑点小、密度高。
DVD激光头的激光波长比VCD短。
三.VCD与DVD信号的记录过程
1.VCD信号的记录过程
VCD信号的记录过程见图5-8所示。
图5-8
在A/D变化过程中,音频信号的取样频率为44.1kHz,Y信号的取样频率为6.75MHz,U和V信号的取样频率为3.375MHz。
MPEG-1编码器负责对数字音、视频信号进行压缩编码处理,使音、视频信号的数据量大大减少。
CIRC纠错编码电路的作用是在数字信号中加入校正码,以便重放时实现纠错处理。
控制字又称子码,它是8位附加数据字。
控制字的作用是提供光碟所录制信号内容的一些相关信息,包含TOC信息。
EFM调制是一种8-14位调制方式,EFM是EighttoFourteenModulation的缩写,即8位扩展到14位的调制。
同步字有两方面作用:
一是确定待处理数据的起始点,确保读出信号和录入信号同步;二是作为光碟转速控制电路的比较信号。
2.DVD信号的记录过程
DVD信号的记录过程与VCD大同小异,不同的地方主要体现在如下几个方面:
(1)DVD采用MPEG-2编码方式,其压缩比更大。
(2)DVD不再采用CIRC纠错技术,而采用RS-PC纠错技术。
(3)DVD不再采用EFM调制技术,而采用EFMPLUS调制技术(8-16位调制),以提高效率。
四.MPEG数字压缩技术介绍
MPEG数字压缩技术是由国际动画专家组研究出来的。
共有四种标准,见表5-3所示。
表5-3
技术标准
图、声质量
应用范围
MPEG-1
图像清晰度一般,伴音质量好
VCD
MPEG-2
图像清晰度较高,伴音质量好
DVD、CVD、SVCD
MPEG-3
图像清晰度最高,伴音质量好
高清数字电视
MPEG-4
图像清晰度最差,伴音质量差
动画、游戏等方面
1.MPEG-1数字压缩技术的图像参数
见教材表5-4所示
按1.2Mbit/s的传送速率来算,VCD碟总播放时间为1.2小时左右。
由于MPEG-1标准是根据广播电视级标准降半制定的,其亮度信号带宽约3.1MHz,水平清晰度约为250线。
2.MPEG-2数字压缩技术的图像参数
该标准见表5-5和表5-6所示。
从表中可以看出,MPEG-2标准的采样频率和每行亮度采样点数都是MPEG-1标准的两倍。
MPEG-2标准的另一个特点是采用了VBR编码技术。
五.MPEG-1编码及解码
1.MPEG-1图像信号编码原理
1)图像的分割细化
2)三种帧的定义
为了实现图像的压缩编码,MPEG-1将图像帧定义为I、P和B三种。
具体解释上述三种帧
I帧不得压缩。
P帧只传送主体变化的差值,重放时,依靠帧存储器将I帧的主体部分和P帧的差值进行运算后得出新画面。
B帧信息量最少,它只传送反映在I、P帧间的运动主体变化情况,重放时,B帧是通过参考前面的I帧和后面的P帧来获得的。
3)MPEG-1编码框图
见教材图5-11所示
对编码过程稍微提一下,没有完全弄清
2.MPEG-1图像信号的解码原理
见教材图5-12所示
3.MPEG-1的音频信号编码和解码
5.3VCD与DVD影碟机的工作原理
一.VCD和DVD的结构框图
1.VCD的结构框图
VCD的结构框图见教材图5-15所示
1)激光头
用来读取光碟上信息。
2)RF信号处理
RF信号处理器负责对激光头输出的信号进行运算和放大处理,产生RF信号。
3)数字信号处理器(DSP)
数字信号处理器又叫DSP电路,其主要作用是对RF信号进行EFM解调及CIRC纠错处理,输出DATA、BCLK及LRCK信号送到MPEG-1解码器。
4)伺服处理器(SSP)
它由聚焦伺服、循迹伺服、进给伺服及主轴伺服电路组成。
其作用是确保读碟的准确性。
5)MPEG-1解码器
该电路是VCD的核心,它负责对压缩的视频信号和音频信号进行解压缩处理。
6)视频编码及D/A变换
该电路的作用是将解压缩后的数字视频信号进行PAL/NTSC制编码,以形成PAL/NTSC制数字信号。
再对数字信号进行D/A变换,输出模拟视频信号。
7)系统控制电路
它由CPU构成,能处理遥控指令和键控指令,并根据遥控指令和键控指令指挥整机工作。
8)VCD中的电机
VCD中一般有三个电机,即托盘电机、主轴电机和进给电机。
2.DVD的结构框图
DVD的结构框图如图5-16所示,图中仅画出了信号处理部分,其余电路与VCD类似。
图5-16
DVD与VCD的主要区别有如下两点:
(1)DVD的DSP电路中包含两个通道,一个专门用来处理DVD信号,它能对信号进行EFMPLUS解调和RS-PC纠错处理;另一个专门用来处理CD/VCD信号,它能对信号进行EFM解调及CIRC纠错处理。
(2)DVD采用MPEG-2解码器,它兼容MPEG-1解码。
二.激光头
1.激光头的结构
激光头主要由激光管、光学系统、光敏接收器、聚焦线圈及循迹线圈等构成。
1)激光管
激光管是一个能产生激光的二极管。
VCD光头所用的激光管发射出来的激光波长为780nm,而DVD为635/650nm。
2)光学系统
光学系统又称光路,它负责对激光管产生的激光进行加工处理,并将激光传送到光碟信息面;还对光碟的反射光进行加工处理,并传送到光敏接收器。
根据光学系统的结构来分,激光头可分为三光束激光头和全息激光头。
这两种激光头的光学系统见教材图5-18所示。
3)光敏接收器
光敏接收器又叫光敏组件,其作用是将光碟反射回来的光转化为电信号。
三光束光头的光敏接收器由六只光敏二极管组成;全息激光头的光敏组件由五只二极管D1、D2、D3、D4、D5组成。
见教材图5-19所示。
4)循迹线圈和聚焦线圈
在激光头上安装有循迹线圈和聚焦线圈。
当聚焦线圈中通以正、反向电流时,物镜会上、下移动,以确保焦点落在光碟的信息面上,这个过程称为聚焦控制。
当循迹线圈中通以正、反向电流时,物镜会左、右摆动,以确保焦点落在信息纹上,这个过程称为循迹控制。
2.激光管供电电路
一般采用自动功率控制(APC)电路来给激光管供电。
参考教材图5-21(a)
这是由IC构成的APC电路,LD为激光二极管,用来发射激光。
PD为激光功率检测管,用来检测LD发射激光的强弱,并将激光的强弱转化为电流送入APC电路,经运算放大后输出控制电压去控制VT的驱动电流,进而调节LD的发光强弱。
3.激光头电路图
见教材图5-22所示。
三.RF信号处理及DSP处理
1.RF信号处理电路
RF信号处理电路的主要作用:
产生和放大RF信号,同时还要对激光头各个光敏二极管输出的信号进行放大。
两种光头的RF放大器如图5-23所示。
图5-23
2.DSP处理器
VCD的DSP处理器负责对RF信号进行EFM解调及纠错处理,输出DATA信号、BCLK信号及LRCK信号。
DSP处理器的框图如下所示。
DVD的RF处理器及DSP电路的工作原理与VCD基本相似,只是在DSP中增添了EFMPLUS解调方式和RS-PC纠错方式而已。
四.伺服处理器(4课时)
1.FE和TE信号的产生
1)FE信号的形成
对于三光束光头来说,A、B、C、D四个光敏二极管输出的信号经加减运算后,形成聚焦误差信号FE,如图5-26所示。
图5-26
对于全息激光头来说,FE信号是由D2和D3信号相减后形成的,即FE=D2-D3。
2)TE信号的形成
对于三光束光头来说,两个边缘光束用来拾取循迹误差信号。
如图5-27所示,循迹误差信号TE=E-F=0。
对于全息激光头来说,TE信号是由D1和D5相减后形成的,即:
TE=D1-D5
图5-27
2.聚焦伺服原理
聚焦伺服电路的功能是:
确保激光束的焦点准确地落在碟面上。
聚焦伺服电路框图如图5-28所示。
图5-28
当焦点落在碟面上时,FE等于0,物镜不会上下移动。
当焦点未落在碟面上时,FE会大于0或等小于0,物镜会向上或向下移动,直到焦点落在碟面上为止。
3.进给伺服与循迹伺服
进给伺服的作用是:
控制进给电机的旋转速度,使进给电机带动激光头水平移动。
在移动的过程中,激光焦点始终跟踪信息纹。
进给伺服只能实现循迹的粗调。
循迹伺服的作用是:
确保激光焦点准确地落在信息纹上。
进给伺服和循迹伺服电路框图如图5-29所示。
进给电机在驱动电压的作用下,可以控制激光头水平移动;循迹线圈可以控制物镜左右摆动,使焦点精确地落在信息纹上。
图5-29
4.主轴恒线速伺服
主轴恒线速伺服又叫CLV伺服。
其作用是保证光碟的旋转与激光头的相对运动为恒线速。
主轴恒线速伺服电路框图如图5-30所示。
图5-30
它通过比较重建时钟和基准时钟来获得误差信号,控制主轴电机的旋转速度。
五.VCD与DVD解码电路
解码电路又称解压缩电路,其作用是将压缩的数字视频信号和数字音频信号进行解压缩处理。
1.MPEG-1解码器
MPEG-1解码器是VCD的核心电路,常由一块超大规模集成块和ROM、DRAM构成。
MPEG-1解码器的基本结构见图5-31所示。
它由一个精简指令微处理器(RISCCPU)、MPEG-1解码器、基本电路及五大接口电路构成。
图5-31
对各部分电路进行解释
MPEG-1解码器有三大主要类型,即斯高柏解码器、依雅时解码器、华邦解码器。
2.MPEG-2解码器
MPEG-2解码器是DVD的核心电路,常由一块大规模集成块和闪存器(FLASHROM)、DRAM构成,其结构如图5-32所示。
图5-32
MPEG-2解码器与MPEG-1解码器的最大区别有两点,一是采用MPEG-2解码方式,这种解码方式完全兼容MPEG-1解码方式;二是增添了扫描格式变换电路。
MPEG-2解码芯片比较多,如依雅时公司、美国国家半导体公司、C-Cube公司、联发科技(MTK)公司都推出了自己的解码器。
5.4机芯
应用最广泛的机芯是索尼机芯、飞利浦机芯及DVD超薄机芯。
一.索尼机芯
1.机芯结构
它主要由机芯架、激光头、主轴电机、进给电机、托盘电机、升降凸轮、托盘、进出盒齿轮等部件组成。
见教材图5-33
索尼机芯具有两大特点,一是采用铰链式与凸轮滑动式相结合的升降机构,来控制芯座升降动作;二是采用橡胶与弹簧相结合的平衡减振结构来抑制芯座振动。
2.托盘进出原理
参考教材图5-34
当CPU收到“CLOSE”操作指令时,便发出入盒指令,使托盘电机反时针转动,使托盘由机外向机内移动。
当托盘移至机内播放位置时,S2闭合,微处理器便发出制动指令,使电机刹车而停转。
当微处理器收到“OPEN”操作指令时,便发出出盒指令,驱动托盘电机顺时针转动,使托盘从机内向机外移动。
当托盘向外移至规定位置时,S1闭合,微处理器便发出制动指令,使电机刹车而停转。
二.飞利浦机芯
1.机芯结构
参考教材图5-35
2.托盘进出原理
参考教材图5-36
当微处理器收到“CLOSE”操作指令时,便向托盘电机发出入盒指令,托盘电机反时针旋转,驱动托盘向内水平运行。
当托盘接近到位时,S1闭合,当托盘完全到位时,S1又断开。
这样,由于S1经过了一个由断开到闭合又到断开的过程,就会形成一个脉冲,CPU接收到此脉冲后,便发出制动指令,使托盘电机停止转动。
当CPU收到“OPEN”操作指令后,便向托盘电机发出出盒指令,托盘电机顺时针旋转,托盘载着光碟向外运行。
当托盘向外运行到位后,S1闭合,CPU获得一个低电平,此时,CPU输出制动指令,使托盘电机停止转动。
三.DVD超薄型机芯
参考教材图5-37
它的主要特点是厚度很薄,不超过3cm。
5.5VCD与DVD整机电路分析
一.创维200A型VCD电路分析
1.整机框图
参考教材图5-38所示
重点讲清各部分之间的连接及主要IC的功能
2.主要集成块介绍
在分析电路之前,先来了解一下该机主要集成块的功能及结构。
1)TDA1300T介绍
TDA1300T是飞利浦公司推出的RF处理器,它有三方面功能,一是产生和放大RF信号;二是放大光敏组件各光敏二极管送来的信号;三是控制激光的通/断。
TDA1300T各引脚功能及电压见教材表5-8所示。
2)TDA7073A介绍
TDA7073A内含两个独立的BTL通道,其内部结构参考教材图5-39所示,常用于主轴电机、进给电机、聚焦线圈、循迹线圈的伺服驱动。
3)SAA7327H介绍
SAA7327H是飞利浦公司推出的集DSP和SSP于一体的数字处理芯片。
其内部结构见教材图5-40所示。
它具有超强的纠错功能、EFM解调及全数字式伺服功能;内部还含有微处理器接口、多功能接口及音频D/A变换器等。
4)CL680介绍
CL680是斯高柏公司推出的第三代MPEG-1解码器,该芯片在CL480/CL484基础上增加了一些新的功能,如数字NTSC/PAL视频编码功能、视频D/A变换功能和音频卡拉OK处理功能等。
在视频处理方面,CL680具有四大优点:
见教材
在音频处理方面,CL680具有三大优点:
见教材
CL680内部的微机接口具有灵活的通信方式,即可采用独立端子与主控CPU之间进行通信,也可采用I2C总线方式与主控CPU进行通信。
由于CL680内部未集成ROM和DRAM,故它必须在外部ROM和DRAM的配合下,才能完成MPEG-1解码任务。
3.托盘进/出控制电路
托盘进/出控制电路参考下图所示。
装入光碟或取出光碟时,只需按动面板上的“OPEN/CIOSE”键,面板CPU会通过I2C总线(SDA和SCL线)将指令送至U1的39脚和40脚,此时,61脚或62脚会输出控制电压,通过Q5~Q8驱动托盘电机旋转,使托盘出盒或入盒。
S2为托盘到位开关,当托盘到位后,S2闭合,U1的34脚变为低电平,61脚和62脚皆输出低电平,Q5~Q8均截止,托盘电机因无电流流过而停止转动。
4.RF处理器
RF处理电路如图5-42所示,
五个光敏二极管产生的信号分别从20~24脚输入,分别经放大后,从5~1脚输出,送到SAA7327H,以形成FE信号及TE信号。
在TDA1300T内部,D4、D3及D2信号还经加法器运算后,产生RF信号,从9脚输出。
7脚为激光通/断控制端,在正常播时,7脚为高电平,16脚输出5V电压至光头的APC电路,使激光开启。
在其它状态下,7脚为低电平,16脚无电压输出,激光关闭。
图5-42
4.数字信号处理器(DSP)
参考教材图5-43
TDA1300的9脚送来的RF信号从SAA7327H的1脚和2脚输入,在SAA7327H内部进行EFM解调及纠错处理,再送入CD处理器,处理成DATA、WCLK及SCLK,分别从27脚、28脚及29脚输出。
同时还从30脚输出C2P0信号。
15脚和16脚外接时钟振荡器,产生8.4672MHz的时钟信号,提供给内部电路。
8.4672MHz时钟还经倍频后,从26脚输出16.9344MHz的时钟信号,送至CL680。
5.伺服系统
1)主轴恒线速伺服
参考教材图5-44
RF信号从SAA7327H的1脚和2脚输入,经内部电路处理后分离出重建时钟送到马达控制器。
马达控制器将重建时钟与基准时钟进行比较,获得误差电压,从59脚和60脚输出,送入U2的6脚和7脚,再由U2的9脚和12脚输出主轴电机驱动电压,控制主轴电机的旋转速度。
2)进给、循迹及聚焦伺服
参考教材图5-45
光敏组件输出的D1~D5经U8放大后,送到U1的8~13脚,由SAA7327H形成数字FE和数字TE信号。
数字FE信号和TE信号送至伺服控制器,转成为PWM脉冲形式再从54脚、55脚和56脚输出。
55脚输出的聚焦误差信号送至U3的2脚,及时调节聚焦线圈中的电流大小和方向,进而驱动物镜上下运动,使激光焦点精确地落在碟面上。
56脚输出的循迹误差信号送至U2的2脚,控制进给电机转动,使激光焦点落在光碟的信息纹上,实现循迹粗调。
54脚输出的循迹误差信号送至U3的6脚,最终通过循迹线圈带动物镜左右摆动,使激光焦点精确地落在光碟的信息纹上,实现循迹细调。
S1为激光头内限位开关,当激光头移到最里端时,S1闭合,U1的63脚变为低电平,56脚输出高电平至U2的2脚,进给电机反转几圈,使光头稍微后退一点,S2断开,63脚又变为高电平,56脚变为中电平,进给电机停转,光头复位动作完成。
6.解码电路
参考图5-46
CD接口:
是CL680的信号输入口,DSP的数据信号DATA,位时钟信号SCLK,左右时钟信号WCLK及误差标志信号C2P0送至该接口。
存储器接口:
是CL680用来与外部存储器进行数据交换的通道。
音频接口:
用来输出解码后的数字音频信号,供外部音频D/A变换器。
音频接口输出三路信号,即DATA、BCLK及LRCK。
视频接口:
用来输出视频信号,CL680能够输出一路VCBS和Y/C信号,它们均为模拟信号。
微机接口:
用来与面板CPU进行通信。
CL680的工作过程如下:
(1)DATA、WCLK、SCLK及C2P0信号先送入CD接口,经CD接口和存储器接口写入到DRAM中,供解码时使用。
(2)MPEG-1解码器从DRAM中调出压缩的视频和音频数据,并对其解码。
解码后的视频和音频数据再存入到DRAM中。
(3)根据实际播放顺序从DRAM中依次调出解码后的视频和音频数据。
视频数据送至视频编码及D/A变换器。
最终从67脚、69脚和75脚分别输出模拟CVBS信号、模拟Y信号和模拟C信号。
音频数据送至音频接口,并分别从108脚、110脚和111脚输出LRCK、DATD及BCLK信号,这三路信号送至音频D/A变换器,最终转化
成R、L两路音频信号。
图5-46
DRAM的作用如下:
共4点,见教材
ROM的作用是用来存储CL680的微码及厂标画面等。
二.金正N868型DVD影碟机
1.整机框图
金正N868型DVD影碟机由MT1336E和MT1379构成,属于MTK方案,整机结构框图见教材图5-47所示。
MT1336E用来完成RF放大;
MT1379用来完成DSP、SSP及解码处理;
BA5954用来完成伺服驱动;
WM8746用来完成音频D/A变换。
2.主要集成块介绍
1)MT1366E介绍
MT1366E是台湾联发科技公司推出的芯片,内部除了集成有RF处理器之外,还集成有聚焦误差处理器、循迹误差处理器及APC电路。
2)MT1379介绍
MT1379是MTK公司推出的新一代DVD解码器,它内部包含DSP、SSP、MPEG解码器、视频D/A变换、视频编码及一个嵌入式CPU等电路。
它支持MPEG-1/MPEG-2/JPEG视频解码;支持MPEG-1/MPEG-2、AC-3等多种格式的音频解码。
支持PAL制和NTSC制的隔行扫描及逐行扫描格式。
MT1379内部的嵌入式CPU是整机的控制中心,它通过内部总线对MT1379内部各部分电路进行控制,通过三总线对RF处理器(MT1336E)进行控制。
3)WM8746介绍
WM8746是WOLFSON公司推出的24bit192kHz六声道D/A变换器,它支持16bit和32bit的数字音频信号,适应对取样频率为8kHz~192kHz的数字音频信号进行D/A变换。
它内含一个控制接口、一个数字音频接口、一个D/A通道控制器、六路音量控制电路、三路双通道数字滤波器、三路双通道ΔΣ调制器及三路双通道D/A变换器。
4)BA5954介绍
BA5954是ROHM公司推出的CD-ROM/DVD专用驱动集成块,它内含四个通道,各通道均由输入放大器和驱动器构成,驱动器采用BTL驱动方式。
在DVD机中,使用一块BA5954,就能完
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