Ю. Л. Комаров, О. Г. Морозов, А. Н. Пикулев

1.2. Структура компакт-диска и дорожки записи

На рис.3.1 представлено увеличенное схематичное изображение КД. Дорожка КД представляет собой последовательность питов и флэтов. Ширина питов составляет 0,4  0,5 мкм, глу­бина  0,1 мкм. Длина питов и флэтов может изме­няться от 1 до 3 мкм. Расстояние между соседними дорожками, которое названо шагом спиральной дорожки, постоянно и составляет 1,6 мкм (определяется удвоенной длиной волны лазера, что будет пояснено позже).

В обычных проигрывателях грампластинок звукосниматель, сле­дуя по канавкам записи на грампластинке, одновременно считыва­ет два сигнала: один  для правого, другой  для ле­вого канала. На КД информация для левого и правого стереоканалов нанесена блоками в одну последовательность, попеременно, через фиксированный интервал времени. В результате такая организа­ция дорожки записи теоретически приводит к полному отсутствию перекрестной связи между каналами (реально 90 дБ).
Наряду с собственно аудиоинформацией, высокая информационная емкость КД дает возможность на­носить на них всевозможную дополнительную информацию о на­звании, длительности записи и т.д., а также необходимую информацию для коррекции ошибок воспроизведения. Записывают­ся также необходимые синхронизирующие сигналы, обеспечиваю­щие постоянную линейную скорость воспроизведения, т. е. посто­янную скорость считывания информации.
1.3. Структурная схема проигрывателя компакт-дисков

Информация с КД считывается при отсутствии механического контакта между считывающим устройством и пластинкой с помощью узкого луча, который вырабатывается полупроводниковым лазером.

Световой поток от лазера фокусируется с помощью оптической системы (на рис.3.2 она условно показана в виде линзы Л) таким образом, что точка фокуса Ф располагается на поверхности дискового носителя записи Д.
П
ОП


Д
ри совмещении точки фокуса с питом П отраженный от поверхности микроуглубления световой поток ОП за счет дифракции практически не попадает на поверхность линзы. Однако, если световой поток ОФ отражается от поверхности диска (флэт), покрытого защитным слоем ЗС, он достигает линзы и, пройдя че­рез расщепитель Р, попадает на фотоприемник ФП. Сигнал воспроиз­ведения КД представляет собой последователь­ность прерываемых отражений лазерного луча. При этом логической «1» соответствует участок отражающей поверхности, а логиче­скому «0» – участок рассеивающей поверхности, т. е. микроуг­лубление. От размеров питов, однозначно определяемых параметра­ми записанного сигнала, зависят характеристики выходного сигнала фотоприемника. Таким образом, существует связь между парамет­рами записываемого и воспроизводимого сигналов.
В связи с тем, что между считывающим устройством и КД от­сутствует механический контакт и информация располагается под защитным слоем, КД не изнашивается и не теряет своих качествен­ных параметров в процессе эксплуатации, а частички пыли на поверх­ности диска, возможные отпечатки пальцев и легкие царапины прак­тически не влияют на воспроизведение. Проиллюстрируем это утверждение.
Объектив лазерного звукоснимателя фокусирует луч строго на информационной поверхности, т. е. в той плоскости КД (рис.3.3), где нанесена информация в виде микроуглублений. Глубина резко­сти объектива составляет не более 2 мкм. На поверхности прозрач­ного слоя КД лазерный луч расфокусирован. Диаметр пятна лазер­ного луча составляет около 1 мм, а это приводит к тому, что частички пыли, отпечатки пальцев или царапины на поверхности КД не мо­гут быть "прочитаны" лазерным звукоснимателем.
Д
ля того, чтобы прослушивать обычную грампластинку, тонарм следует перемещать до тех пор, пока он не окажется в нужной точке дорожки записи. В процессе работы звуковая головка совмещена с дорожкой записи, сигнал с ее выхода обрабатывается в последующих электронных схемах и преоб­разуется в звуковые колебания. Подобный порядок работы свойст­венен всем дисковым устройствам воспроизведения информации и лазерному проигрывателю в том числе.
На рис.3.4 представлена обобщенная структурная схема лазерного проигры­вателя КД.
Г
оловка воспроизведения (лазерный звукосниматель) ГВ проигры­вателя устанавливается в требуемую зону дорожки записи с помощью системы позиционирования (СП).
Система радиального слежения САРРС постоянно обеспечивает совмеще­ние головки воспроизведения с дорожкой записи во время работы.
КД приводится в движение двигателем, являющимся исполни­тельным элементом системы автоматического регулирования часто­ты вращения диска САРЛС, которая обеспечивает изменение частоты вра­щения в зависимости от положения головки воспроизведения и, как следствие, постоянной стабильной скорости считывания информа­ции, записанной на диске. Число оборотов в минуту является пе­ременным и изменяется непрерывно от 500 об/мин при расположе­нии головки воспроизведения на внутреннем диаметре КД (в начале проигрывания) до 200 – на внешнем диаметре. При этом обеспе­чивается постоянная линейная скорость воспроизведения 1,25 м/с и считывание информации с постоянной скоростью 4,3218 Мбит/с.
Одним из основных узлов проигрывателя КД является ГВ. В его задачу входит формирование правильного светового пятна диаметром около 1 мкм. Этот луч «просматривает» поверхность КД и производит считывание информации. ГВ в своем составе имеет ряд оптических элементов, с помощью которых световое излучение по­лупроводникового лазера фокусируется строго в плоскости КД. Счи­тывание информации осуществляется фотоприемником, который реагирует на свет, отраженный от КД.
Кроме задачи считывания ГВ решает зада­чи слежения за поверхностью КД. Микрообъектив ГВ, который фокусирует свет в пятно микронных размеров, имеет малую глубину резкости. Это означает, что, если поверх­ность КД сместится в вертикальном направлении на единицы мик­рон, то размер светового пятна на поверхности КД увеличивается, что приводит к нарушению достоверности процесса считывания ин­формации или к полному его прекращению.
Несмотря на же­сткие требования, предъявляемые к КД в процессе из­готовления, биения поверхности диска, вызываемые несовершенством механических узлов проигрывателя, существуют и должны быть непременно скомпенсированы. Для компенсации таких отклонений в каждом лазерном проигрывателе имеются встроенные системы ав­томатической фокусировки лазерного луча САРФ, обеспечивающие по­стоянство размера светового пятна на поверхности КД.
Все названные автоматические системы в лазерном проигрыва­теле являются сервосистемами, так как в их состав входят элемен­ты с перемещающимися в пространстве узлами (двигатели, пьезо­электрические преобразователи, магнитооптические дефлекторы и т. п.).
На рис.3.4 условно показаны все электронные устройства обработки сигналов (объединены в блок ЭУОС), с помощью которых формируются звуковые сигналы на выходе проигрывателя КД. Обратное преобра­зование записанной на КД цифровой информации в аналоговую форму, а это является самым критичным звеном в Нi-Fi-цепи, про­исходит только в самом конце процесса обработки информации.
Управление работой ГВ, ЭУОС и всех сервосистем осуществляется с помощью системного микропроцессора СМП и панели управления и индикации ПУИ, которые фактически являются «мозгом» лазерного проигрывателя.