Тракт обработки сервосигналов

Тракт обработки сервосигналов решает четыре основные задачи:

• управление скоростью вращения компакт-диска;
• слежение за фокусировкой лазерного луча;
• слежение за движением лазерного луча строго по информационной дорожке;
• позиционирование - перемещение оптического адаптера по полю компакт- диска.

Сразу заметим, что управляющие сигналы, осуществляющие эти функции, тес­но связаны друг с другом, и появление одного из них часто невозможно без нали­чия другого.

Чтобы обеспечить при воспроизведении постоянную скорость поступления информации равную 4,3218 Мбит/с, в тракт обработки, угловая скорость враще­ния компакт-диска должна быть переменной, поскольку длина витка спирали, по которой проходит лазерный луч, увеличивается по мере перемещения от внутрен­ней дорожки к внешней.

Возможно использование разных алгоритмов подстройки скорости вращения диска. Наибольшее распространение получили цифровые схемы на основе систе­мы фазовой автоподстройки частоты, а также схемы, использующие буферную память - ОЗУ. В первом случае с помощью фазового детектора производится сравнение высокостабильной эталонной последовательности импульсов частотой FБЛ = 75 Гц (частота блоков) с последовательностью блоковых импульсов F'БЛ считанных с компакт-диска (рис. 4.2.2 При рассогласовании по частоте того или иного знака фазовый детектор формирует сигнал ошибки, управляющий скорос­тью вращения электродвигателя привода диска.

Рис. 4.22. Схема управления скоростью вращения компакт-диска

Во втором случае анализируется количество поступающей цифровой инфор­мации в определенный промежуток времени. Если в процессе воспроизведения заполнение некоторого буфера данных - оперативного запоминающего устрой­ства - не соответствует эталонному, схема контроля вырабатывает сигнал рассо­гласования, управляющий скоростью вращения электродвигателя привода диска. Также используются управляющие сигналы начала (ускорения) и окончания (тор­можения) воспроизведения.

Алгоритм управления фокусировкой луча состоит из двух частей: начальный поиск фокуса и текущее слежение за фокусом. В начальный момент воспроиз­ведения, независимо от наличия компакт-диска, запускается схема поиска, пе­ремещающая несколько раз оптическую фокусирующую линзу для обнаруже­ния момента точной фокусировки по максимуму постоянного напряжения, выделенного из информационного сигнала. Эта схема формирует сигнал точной фокусировки FOK.

Текущее слежение за фокусом производится различными способами, завися­щими от построения оптической системы адаптера и вида фотоприемника. Наи­более распространен следующий алгоритм.

В процессе воспроизведения с помощью схем сложения и вычитания (рис. 4.13) формируется и анализируется напряжение ошибки фокусировки FER = (А + С) - (В + D), которое зависит от формы пятна отраженного луча. При этом исполь­зуется оптическое свойство астигматизма лазерного пучка. В идеальном случае при форме пятна в виде круга (рис. 4.23а), когда расстояние между объективом адаптера и поверхностью компакт-диска соответствует требуемому, напряжение ошибки равно нулю. При изменении этого расстояния круг трансформируется в эл­липсы разного вида (рис. 4.23б,в), и напряжение FER отклоняется от нуля в ту или иную сторону. Из данного напряжения после коррекции и усиления формиру­ется управляющий сигнал FE, воздействующий на обмотку катушки фокусировки оптического адаптера и перемещающий линзу до получения минимальной вели­чины ошибки.

Процесс слежения за движением сфокусированного лазерного пучка по ин­формационной дорожке компакт-диска носит название радиального трекинга. При этом используется комбинация трех составляющих: одного главного луча (А + В + С + D) и двух боковых лучей Е и F. Один из боковых лучей находится несколь­ко впереди главного, а другой - позади (рис. 4.24). Кроме того, они имеют не­большие противоположные смещения относительно середины дорожки.

Рис. 4.23. Форма пятна отраженного луча

При воспроизведении информации постоянно вычисляется разность сигналов (Е - F), называемая ошибкой радиального трекинга TER (рис. 4.13) Чтобы обес­печить анализ одной и той же точки дорожки, сигнал переднего луча должен быть несколько задержан относительно заднего. Если главный луч движется точно по середине информационной дорожки, ошибка равна нулю. При отклонении глав­ного луча в ту или иную сторону формируется напряжение TER соответствующего знака. Для воздействия на обмотку катушки трекинга оптического адаптера, которая перемещает объектив, ОНО дополнительно усиливается и корректируется (сигнал ТЕ). На практике применяется регулировка баланса трекинга, предполагающая установку симметрии сигналов боковых лучей и, соответственно, симметричности сигнала ТЕ относительно нуля, что достигается введением регулируемого постоянного напряжения в один из каналов Е или F.

Рис. 4.24.Положение лучей относительно информационной дорожки

Для отслеживания перемещения всего оптического адаптера по полю компакт- диска в радиальном направлении (позиционирования адаптера) применяется не­сколько схем, формирующих сигналы управления электродвигателем позициониро­вания. При первоначальной установке оптический адаптер перемещается к нулевой (внутренней) дорожке диска. Момент достижения нулевой дорожки обычно контро­лируется с помощью концевого переключателя. В режиме воспроизведения исполь­зуется уже упомянутая комбинация сигналов (Е - F), а именно ее низкочастотная часть. Для работы этой схемы применяется информация так называемого зеркального детектора, контроли­рующего нахождение луча между дорожками на зеркальной поверхности (сигнал MIRR), компаратора точного трекинга (сигнал ТОК) и счетчика дорожек.