《现代电子焊接工艺》-第10章 VCD、DVD检修与调试

10.1VCD基本原理及组成VCD是全部采用数字化技术的激光视盘系统，它不仅包含有一对数字立体声音频信号，还包括一路全活动的数字图像信号。通过压缩技术将长达74分钟的数字化活动图像和伴音信号刻录在一张直径只有12cm的VCD盘上。为了对图像进行数字化处理，必须对每帧图像进行分割。采用帧间压缩、帧内压缩编码技术对图像进行数据采样和编码变换。按照MPEG-1视频编码标准将输入的帧组转换为串行输出的码流，在经过其他处理之后刻录到光盘上。在音频数据压缩过程中，MPEG-1音频标准主要利用了人耳听觉的阈值特性和掩蔽效应。音频信号用数字滤波器分成32个子带信号，同时用快速傅立叶变换将数字音频信号变换到频率域。根据心理声学模型计算各个子带信号的掩蔽阈值，对各个子带进行比特分配和量化，最后将量化阶等信息以及哈夫曼码打包成比特流输出。下一页返回10.1VCD基本原理及组成10.1.1VCD影碟机的整机组成VCD按功能不同可分成下列单元：激光头组件、操作/显示电路、机芯及其控制系统、系统控制电路、MPEG-1解码系统、视频信号处理电路、音频信号处理电路、电源系统。VCD影碟机的整机组成如图10-1所示。10.1.2VCD影碟机各功能单元基本原理1.VCD光盘的结构与数据格式标准的盘片直径为120mm(4.72英寸)，中心孔为15mm，厚度为1.2mm。盘片共有3层：由聚碳酸脂做成的透明衬底层、反射激光的铝反射层、保护层。盘划分为3个区：导入区、用户数据区、导出区。3个区都含有物理光道。所谓物理光道是指连续螺旋形光道，在光道中，有些含有信息，有些不含信息。下一页返回上一页10.1VCD基本原理及组成含有信息的光道称为信息光道，用户数据记录在用户数据区中的信息光道上。光盘的光道是螺旋形的，光盘转动时要求线速度不变，故光盘的角速度在内外光道区是不同的，保证在读取盘片内外圈时有大致相同的数据传输率。VCD光盘的信息内容是这样安排的：在光盘的导入区录制目录信号（TOC），在曲目1中录制有音乐片段名称、文字信息、采用的程序和VCD开始播放的辅助信息：播放控制信息（播放用的信息表和选择表）、区段播放信息（条目静止画面和咨询画面）。从曲目2至曲目N录制音频、视频数据信号，为动态画面和伴音信息。在各段的开头都录有引头信号。曲目的内容包括原始音量解说符（PVD）、卡拉OK信息、VCD信息、区段播放信息以及CD－I应用的信息等。下一页返回上一页10.1VCD基本原理及组成

VCD采用帧编码数据结构，每帧有588个通道位，其中24个字节用于传输压缩的音、视频数据，98帧组成一个扇区，每个扇区有98×24=2352个字节的音、视频数据。音、视频数据采用打包方式传输。封包是数据传送的基本单位，由封包头和数据组成。3个封包组成一个梱包，5个捆包组成一个扇区，一个扇区总共有15个封包，其中有14个封包存放视频数据，1个封包存放音频数据。编码时在每一个捆包前还加上捆包头。2.激光头组件在光盘存储系统中，信息的写入或读出都由能够将激光束会聚成直径为亚微米级圆形光斑的光学头（简称光头，俗称激光头）来实现。光学头主要有如下两方面的功能：首先是提供一定形状和功率的激光点进行信息的读、写、擦；其次为激光点在光盘信号面上定位（包括聚焦和跟踪）控制。下一页返回上一页10.1VCD基本原理及组成光学头包含：激光器；光探测器；光学系统；激光输出功率控制和光点定位控制系统。物镜机构（俗称激光头，实际是激光头组件）由聚焦线圈、循迹线圈、聚焦磁铁、循迹磁铁和物镜、激光二极管（LD）等构成。物镜卡紧在绕有聚焦线圈与循迹线圈的塑料骨架中用4根弹性很强的金属线作为两线圈的引脚。该机构采用电磁驱动，改变聚焦线圈中的电流大小和方向，带动物镜上下移动，对激光束进行聚焦；改变驱动循迹线圈中的电流大小和方向，则可以带动物镜水平径向微动，以校正聚焦的水平位置。该机构在伺服系统控制下始终保证激光焦点精确地投射在目标轨迹的中心线上，以准确地读取光盘的信息并送入电路处理。下一页返回上一页10.1VCD基本原理及组成当激光照射到碟片的“凹坑”时，反射光最弱；激光照射到“平面”时，反射光最强。正常播放时，碟片高速旋转，反射光束的强弱变化，经光敏接收器（光敏二极管）对反射光的接收，输出对应的电信号，实现了对光盘记录信息的读取。3.操作/显示电路操作、显示电路的作用是接收操作面板或遥控接收电路的人工指令，由操作、显示电路将操作指令处理成串行数据的形式供给系统控制微处理器CPU，同时接收系统控制微处理器CPU回送的串行数据，并将显示数据通过操作、显示电路形成显示屏栅极、阳极扫描驱动信号去驱动多功能显示屏显示。下一页返回上一页10.1VCD基本原理及组成4.机芯及其控制系统VCD影碟机是众多光盘存储系统中的一种，不同类型的光盘存储系统的机械系统（机芯）的结构和机理有较大差异，但所完成的功能都是快速、准确地读取光盘信息。机械系统可划分为如下机构：伺服调节机构、托盘进出机构、光盘装卸机构、光盘旋转机构、光头进给机构、物镜机构等。（1）伺服调节机构光盘伺服系统包括：聚焦伺服、跟踪伺服及进给伺服、主轴伺服。在光盘存储系统中，激光头发出的读/写光斑的实际位置总是或多或少地在与盘片信号面垂直的方向、盘片圆周的半径方向及切线方向等3个方向上偏离所要的正确落点位置（即目标轨迹），而出现聚焦误差、径向跟踪误差及切向跟踪误差。因此必须在光盘系统中设置能在以上3个方向上确保光点正确跟踪目标轨迹的伺服系统。下一页返回上一页10.1VCD基本原理及组成（2）托盘进出机构作用：加载盘片，完成进出盒动作。（3）光盘装卸机构作用：将盘片装上/卸下光盘旋转机构。（4）光盘旋转机构又称转盘机构，或转盘平台，其作用是驱动光盘平稳高速旋转。它是一个摩擦力小，惯量大的精密转台。由空气轴承、直流电机、盘片夹持器、光学编码器等部件构成。（5）光头进给机构激光头进给机构用于使激光头组件水平移动，以读取光盘从内圈到外圈的信息。5.系统控制电路系统控制微处理器及其相关电路的方框图如图10-2所示。下一页返回上一页10.1VCD基本原理及组成系统控制电路的核心是微处理器IC2，经常采用87/89C52芯片。当VCD接上电源后，处于待机状态，微处理器复位后进入工作状态。操作VCD的电源开关，开关信息送人操作显示微处理器IC1，再通过信息传输通道送给系统控制微处理器IC2，IC2发出一系列指令，使VCD开始进入正常工作状态。在正常工作过程中，一旦出现问题，微处理器便进行自动保护。当操作光盘出入键时，IC1将信息送到IC2，IC2输出控制信号并将它送到加载驱动集成电路，加载驱动电路使加载电机旋转，将光盘托架推出或送入机仓。光盘到位后，加载机构的状态开关又将到位信息送到主控微处理器IC2，IC2又发出控制指令去控制进给驱动集成电路。同时启动伺服系统，搜索光盘。在搜索过程中伺服电路输出聚焦信号，读取光盘目录信息，再操作播放或选曲键，VCD进入播放状态。下一页返回上一页10.1VCD基本原理及组成VCD机的伺服系统在系统控制微处理器IC2的控制之下，数字信号处理电路、音视频解压缩处理电路、操作、显示等也都被系统控制微处理器IC2控制。6.数字信号处理电路VCD光盘在记录前对数字信号进行了8位到14位的变换，或称为8到14位调制，即EFM调制，由激光头读出的信号即为EFM调制信号。数字信号处理（DSP）的主要作用是将从光盘上读取的14位EFM调制信号的数字信号解调还原为8位的数字信号。数字信号处理--DSP电路主要包括:EFM解调电路、CIRC纠错电路、恒线速度CLV伺服电路等，如图10-3所示。下一页返回上一页10.1VCD基本原理及组成7.MPEG-1解码系统解码电路的主要作用是对音、视频信号进行解码处理，产生电视机要求的模拟音频、视频信号。MPEG-1解码电路的基本组成如图10-4所示。来自数字信号处理的音、视频数据通过信号分离器分离出视频数据、音频数据和同步数据，视频数据通过MPEG-1图像解码电路进行解码最后形成复合视频信号（VIDEO）和S视频信号（Y，C）输出；音频数据通过音频解码器解码最后输出L、R声道的模拟音频信号（AUDIO）。（1）MPEG-1图像解码过程MPEG-1图像解码过程就是图像解压缩的过程，是图像编码的逆过程，由解压缩芯片完成。图10-5是MPEG-1图像解码原理框图。下一页返回上一页10.1VCD基本原理及组成（2）MPEG-1音频解码过程MPEG-1音频解码电路框图如图10-6所示，它是按编码器相反的处理过程来解压缩的音频信号，音频信号的解码是在解压缩电路中进行的。重放时，首先激光头从VCD光盘上读出的信号经过前端信号电路处理后，得到的音频数据是压缩的音频编码比特流，编码比特流经多路器进行比特流分离后，得到规模系数、比特流分配和抽样数据分别送到逆比例、逆量化和动态比特、比例因子解码，得到32个子带信号，并通过合成滤波器合成得到PCM音频信号，再进行D/A变换就可以还原变成声音信号。8.电源电路大多VCD、DVD机都采用开关电源进行供电。

返回上一页10.2DVD基本原理与组成DVD影碟机整机结构与VCD机基本相同可兼容VCD、CD。只是DVD机使用的激光头与VCD机不同，碟片的结构也有所不同，光盘数据的压缩标准也不同。DVD光盘信息密度高、信息坑的尺寸更小需要波长更短的激光束，因此DVD的激光头需要专门设计，既能播放DVD碟片又能播放VCD、CD。DVD光盘的数据压缩标准是采用MPEG-2标准，故解压缩处理电路与VCD机也不同。DVD光盘的信息容量大、信息密度高，图像的清晰度有很大提高（达500线）。在音频方面，DVD上记录了多声道编码的环绕立体声。设置杜比AC-3解码电路就可还原出5.1声道的环绕立体声信号。下一页返回10.2DVD基本原理与组成10.2.1DVD影碟机的整机组成典型的DVD影碟机主要由激光头、机芯组件、RF放大器、伺服处理器、伺服驱动器、数据处理电路、解密电路、MPEG-2解码电路、视频处理电路、视频编码电路、音频数据处理电路、杜比数字解码电路、卡拉OK电路、音频DAC电路等部分组成。DVD机结构如图10-7所示。DVD机的激光头通常采用双镜头（物镜）或双聚焦点的结构形式，以便在播放DVD光盘或VCD、CD光盘播放光盘时进行转换。播放光盘时，激光头取出的信号首先送到RF信号预放器进行放大，同时检测伺服误差信号。放大后的RF信号送到DSP电路进行数据处理，进行8-16位解调和误差校正等处理。下一页返回上一页10.2DVD基本原理与组成然后再经区码解密电路送到MPEG-2解压缩处理电路，对音频、视频的数据进行分离并进行解码处理。MPEG-2解压缩输出的视频数据再与字符信号合成输出送到视频编码和D/A转换电路，最后输出模拟视频信号。分离出的音频数据信号再送到音频信号处理电路中进行数字处理，再经杜比数字解码电路解码后还原成原数字音频信号，最后经D/A转换输出模拟音频信号。10.2.2DVD影碟机各功能单元基本原理DVD影碟机的信息读取原理、数字处理、数据信号的解压缩处理原理、伺服系统的基本原理、系统控制电路的原理与VCD影碟机基本相同。这里主要介绍与VCD不同的功能单元。下一页返回上一页10.2DVD基本原理与组成1.DVD盘片的结构DVD盘片的外形与VCD（CD）相同，直径12cm、厚度为1.2mm。但是VCD（CD）盘片是单面盘，而DVD盘片由两片厚度0.6mm的盘片粘合而成。盘片的变薄，导致记录密度的提高，同时互相粘合又可防止盘片产生变形，正反两面都可用于记录信号。从记录信号的物理层面讲，DVD盘片有4种结构，分别为单面盘、单面双层盘、双面盘、双面双层盘，如图10-8所示。VCD（CD）盘片的信号记录区域内径50mm，外径116mm；单面双层DVD盘片的信号记录区域内径48mm，外径116mm。单面双层DVD盘片从信号拾取方向看，上层信号面称为第一层，下层信号面称为第二层。第二层采用了一种新的半透明薄涂层，能让读数光束透过而达到第一层。在DVD影碟机中，读数光束首先拾取第一层信号面上的信号轨迹，读完第一层之后再读取第二层信号面。下一页返回上一页10.2DVD基本原理与组成从信号面的坑点分布来看，DVD盘片的坑点密度与VCD（CD）盘片也有重要的区别，VCD（CD）盘片中最小凹坑长度为0.834，道间距为1.6，DVD盘片的最小凹坑长度为0.4，道间距为0.74。DVD盘片的信号分布更加细密，因此要求播放设备的读取能力和伺服精度必须有重大改进。2.DVD激光头的种类我们知道DVD光盘中信息刻录的密度和深度与CD、VCD不同，信号凹坑的尺寸也不同，虽然DVD激光头的光学系统结构与CD、VCD激光头光学系统结构差别不大，也采用半导体激光器，但激光的波长完全不同。用CD、VCD使用的波长为780nm的激光头是不能读取DVD光盘上的信息的，DVD必须采用波长为650nm的激光头读信息。下一页返回上一页10.2DVD基本原理与组成3.MPEG-2解码系统在DVD系统中，信源编码采用MPEG-2编码标准（ISO/IEC13818）格式化编码采用ISO9660标准，信道编码采用RS-PC纠错编码，数字调制采用EFM＋调制技术。MPEG-2是在MPEG-1的基础上发展以来的以通信、广播和存储媒体为对象的活动图像编码标准，其压缩过程是：首先确定图像的复杂程度，将对较亮像素或突出物体的图像信号进行高位量化处理，使其图像反映较为精细，而对较暗的像素或无关紧要的物体图像信号进行压缩，这样可节约许多媒体空间。其次，采用可变比特率传输方案，对简单的图像用1.5MB/S的传输率，对复杂图像用11MB/S的传输率，实际视频平均传输率为3.5MB/S。此外，MPEG-2还采用了运动图像补偿编码技术，对运动的图像以同一画面中其他画面为基准计算出运动矢量并预测其误差大小，对运动画面其中部分信号进行编码插补，从而使运动的图像减少一半的存储量。下一页返回上一页10.2DVD基本原理与组成以不同算法进行数据压缩处理后，得到的图像数据、伴音数据和副图像数据统称基本流ES；以2K字节为基本单位划分的一组数据称为数据包；在数据包的基础上附加以信号的种类（如图像、伴音或副图像）及解码时用来定时的时间标记信息，就形成了一种新的数据块，称之为包基本流PES；图像、伴音、副图像的PES组合成一连串的数据串，这种数据串就是节目流。MPEG-2解码系统的主要作用是对音、视频信号进行解码处理，产生电视机要求的模拟音频、视频信号。其图像的清晰度与MPEG-1标准相比有很大提高。在音频方面，MPEG-2可解出多声道编码的环绕立体声。设置杜比AC-3解码电路可还原出5.1声道的环绕立体声信号。返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训10.3.1VCD、DVD故障检修流程1.VCDDVD的工作流程见图10-9。2.VCDDVD的故障判断流程见图10-10。3.VCDDVD的整机故障检修流程见图10-11。4.VCDDVD无聚焦动作检修流程见图10-12。5.VCDDVD的聚焦不能锁定检修流程见图10-13。6.VCDDVD不能读取TOC检修流程见图10-14。7.VCDDVD进给电机无动作检修流程见图10-15。8.VCDDVD主轴电机不转检修流程见图10-16。9.CL480解压缩电路故障检修流程见图10-17。下一页返回10.3VCD、DVD整机检修与调试实训10.VCDDVD无声音输出检修流程见图10-18。11.VCDDVD有图无声故障检修流程见图10-19。12.VCDDVD不能消除歌声或无声的检修流程见图10-20。13.VCDDVD只有话筒声音无音乐的检修流程见图10-21。14.VCD视频信号处理电路故障检修流程见图10-22。15.VCDDVD开关电源故障检修流程见图10-23。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训10.3.2VCD、DVD整机检修与调试实训1.VCD、DVD机的调整由于电路参数的变化，VCD、DVD可能出现如：挑碟、容易死机、抗震能力差、读不了碟等故障，此时需要对电路进行一些调整。VCD、DVD机的调整分为机械和电气调整两部分。由于出厂时都用专门仪器进行了测试，故我们不能随便进行VCD、DVD机的调整，只有在其它故障的可能性排除后，才可根据维修手册或以下方法进行必须的调整。在更换激光头或主轴电机时，则需要对机械、电路相关部分进行调整，以保证机械、电路处于最佳工作状态。注意：有自动调整功能的VCD、DVD机在更换激光头后不需要重新调整。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训（1）机械调整①转盘高度调整把聚焦透镜调整在伺服的各自的工作范围的机械中点位置，如果偏了，播放时会发生跳动。调整方法是调节机芯上的转盘高度调整螺丝即可。注意：一般不要调它，在更换主轴电机后，就要进行转盘高度调整了，见图10-24。②激光头倾角的调整使激光头物镜发出的激光束处于光盘的最佳垂直位置，以使激光束能够聚焦。调整方法是调整激光头的径向、轨向倾角螺丝，使RF波形最清晰，且无幅度波动，见图10-25。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训（2）电气调整电气调整的目的是使VCD、DVD机工作于最佳状态，调整时使用测试光盘、专用工具，然后通过示波器观察调整点的波形，业余调整较困难。主要进行PD平衡（最佳眼图）调整和聚焦增益的调整。①PD平衡（最佳眼图）调整调整聚焦伺服的参考电压（零），以调整透镜的聚焦深度。调整方法是把示波器置于，探头接于VCD播放机中标示RF调整点，调整该点使眼图最合适，即中间可看出菱形，且峰-峰值为1.2+0.2V。实际上，有些机型的RF信号幅度可能偏小，甚至可以只有0.6V都能正常播放。所以，在最佳眼图调整过程中，着重强调的眼图一定要清晰，菱形边界明显，幅度要求可以降低。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训②聚焦增益的调整使聚焦增益达到最合适。增益过小，聚焦困难；增益太大，无用信号使聚焦变得不稳定。调整方法：专业调整方法如图10-26示。使聚焦伺服环路开路，在开路点即“伺服增益调节器”的测试点2上加一个750HZ的信号，当信号通过聚焦伺服回路出现在测试点1时，调节聚焦增益可变电位器，使1和2两点的电位相等，并确认峰－峰电压值在3+1V。不同机型所用频率可能有所不同，有些机型可采用测试光盘，请参考有关维修手册。由于调整出来的曲线呈S形，通常又称为S曲线检测。业余调整方法是将示波器置于，探头接于聚焦线圈T+端，调节聚焦增益电位器，使其幅度为0.8V。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训（3）循迹增益的调整克服由于光盘的微小偏心所引起的轨迹不规则，使光束始终聚焦在轨迹上。调整方法：专业调整方法，如图10-27所示。使循迹伺服环路开路，在开路点即“伺服增益调节器”的测试点2加上一个1KHZ信号，当信号通过伺服电路出现在测试1时，调节伺服增益可变电位器，使测试1和测试2两点的电位相等。业余调整方法是将示波器置于2mS/div，0.2V/div，探头接于循迹线圈F+端，调节聚焦增益电位器，使其幅度为0.3V。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训（4）聚焦偏置调整当光盘有灰尘或有缺陷时，聚焦伺服能够在伺服的工作范围内保持合适的聚焦，以调整聚焦深度，进行有效的聚焦。主要进行垂直控制补偿。调整方法：专业调整方法，见图10-28。用黑带光盘（光盘上有一条0.5mm的直径黑带）来模拟光盘缺陷或灰尘，调节聚焦偏置电位器，使RF波形下沉最小或消除，并使FE波形的A和B的幅度最小或相等。业余调整方法是将示波器置于，探头接RF输出端的测试桩上，调节聚焦偏置电位器，观察RF眼图，使其清晰、稳定。此时测电位器两端电压，通常一端为2.5V，一端为-2.5V，中间为0V。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训（5）循迹偏置的调整调整循迹伺服操作范围的基准点。主要进行水平控制补偿。调整方法：专业调整方法，如图10-29所示。对测试光盘要求和聚焦偏置的调整相同，用黑带光盘。同样是使RF波形调整下沉最小，或消失，但FE波形的A、B必须调整到图示位置。业余调整方法是将示波器置于，探头接RF输出端的测试桩上，调节循迹偏置电位器，观察RF眼图，使其清晰、稳定。此时测电位器两端电压，通常一端为2.5V，一端为-2.5V，中间为0V。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训（6）APC调整当激光头老化导致功率不够，出现挑碟、马赛克现象严重、容易死机等现象时，增强激光功率，可改善播放效果。调整方法：调整激光头旁的APC电位器，注意使显示的波形稳定，中间菱形清晰，使输出RF信号幅度较大，并注意不能把功率调整过大，以免加快激光头的老化，也不能调整得过小，以免出现无法读盘的故障。若激光功率调节过强，流入光电二极管的电流过大，加速激光头老化；功率太小，可能造成循迹误差TE信号不正常，循迹和进给伺服工作出错，可能引起激光头一直向外走，造成有RF信号输出，但无法读出相应的信号，这种情况维持到激光头到达最外面时，屏幕就会显示“NODISC”的故障现象。这种情况维持多次，加速激光头老化，还可能把激光头烧坏。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训2.VCD、DVD机实训（1）激光头拆、装、清洗实训①打开数字VCD、DVD设备的外壳②把机芯和电路板分离。并拨离所有插排，把机芯从机子内拿到外部。③打开机芯的夹持器的上盖板，拉出托盘。④认真看清楚激光头和周围器件的结构，把激光头从滑板轴上卸下。激光头和基板的结合有些是用螺丝来固定，有些则是利用塑料件来定位。这两种激光头的拆卸，都要先按合进给齿轮底部的固定扣，把进给齿轮先拿走后再进行拆卸。利用螺丝固定的电路，卸下对应的螺丝，即可把激光头分离出来；利用塑料件固定的激光头，其中必有一个定位塑料件是可转动的，利用螺丝刀或其它工具转动这塑料件，再推动滑板轴，就可以把激光头卸下来。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训⑤按相反顺序重新安装激光头。⑥清洗激光头物镜。可采用手工清洗物镜和光头清洁盘、清洁剂清洗物镜两种办法。但手工清洗激光头物镜时动作一定要轻盈，不能划花物镜，有镀膜的物镜不要用酒精清洗。（2）波形测试实训打开机上盖，接通电源，装入盘片，按“PLAY”键，使之处于正常播放状态。用示波器测量主要波形。①RF、FE、TE信号测试。在电路板上找到RF测试点，调节好示波器有关旋钮，接好示波器地线，再将探头接RF测试点，这时可观察到RF波形。测FE、TE波形可在聚焦线圈、循迹线圈上测量。在激光头与主板连接的插座上找出聚焦线圈和循迹线圈引线。下一页返回上一页10.3VCD、DVD整机检修与调试实训②DA-BCK、DA-DATA、DA-LRCK波形测试。在电路板上找