Lucrare Analiza Si Proiectarea Unei Memorii Optice Pe Disc De Tip Read Only

  • Nota 10.00
  • 0 comentarii
  • Publicat pe 05 August 2022

Descriere Lucrare

PREZENTAREA SCHEMEI BLOC FUNCŢIONALĂ A SISTEMULUI READ-ONLY ŞI PRINCIPIILE DE FUNCŢIONARE ALE PĂRŢILOR COMPONENTE

Generalităţi
        În ceea ce  priveşte schema bloc şi principiul de funcţionare a CDP-ului, situaţia este extrem de complicată. Aşa cum s-a menţionat deja în lucreare, CDP – urile sunt a treia generaţie, clasificarea fiind făcută în special pe criteii tehnologice, legate de gradul de integrare a funcţiilor şi modul de realizare a etajelor tipice (în special al capululi optic de citire). La această diversificare trebuie adăugat faptul că în ultimii ani o serie de alte firme electronice constructoare de aparatură de AF au asimilat şi fabricaţia de CDP – uri. 
      Principalele diferenţe între variantele existente constau în : concepţia tehnologică, modul de înregistrare al funcţiilor şi soluţiile tehnice folosite pentru asigurarea anumitor funcţîî specifice. 
      Singurul lucru comun tuturor acestor variante constructive rămâne compatibilitatea cu CD – ul care are parametrii standardizaţi.
     În această situaţie este de înţeles că o schemă bloc, care să acopere complet structura funcţională cât şi constructivă a tuturor variantelor CDP, este foarte greu de dat. 
        Pentru înţelegerea funcţionării CDP la nivel de funţii minim necesare se va folosi o schemă bloc didactică, pe funcţiuni, iar pentru analiza etajelor funcţionale se va folosi o schemă bloc structurată pe etaje constructive. În realitate cele două scheme bloc conţin practic aceleaşi elemente însă evidenţierea lor este făcută în funcţie de scopul urmărit : descrierea funcţionării generale sau descrierea structurii constructive.
 
Scheme bloc funcţională
        În ea sunt reprezentate etajele funcţionale care asigură un minimum de funcţiuni necesare pentru redarea CD – urilor. În principiu acestă schemă bloc corespunde tuturor tipurilor de CDP aflate în exploatare. Etajele funcţionale principale din schemă sunt : 
- sistemul mecanic, care asigură toate mişcările elementelor mobile ale CDP;
- sistemul optic, care asigură “citirea” optică a discului;
- RF – etajele care asigură prelucrarea semnaleor de nivel foarte redus “citire” de pe disc;
- Blocul de prelucrare al semnalelor AF, care asigură prelucrarea semnelelor “citite” de pe disc, până la conversia lor în semnale analogice;
- Procesorul de AF – etaje de prelucrare a semnalelor AF – neinteresant din punct de vedere CD, deoarece presupune numai prelicrări cunoscute ale semnalului AF – analogic;
- Blocul de comandă al servosistemelor;
- Sistemul de comandă şi control, specializat pentru CDP;
- Bloc de alimentare.
Cu aceste etaje se poate asigura funcţionarea unui CDP care oferă funcţiunea minimă, acea de citire a discului compact şi de redare fidelă a înregistrării AF iniţială.

Sistemul mecanic
        Sistemul mecanic este constituit dintr-o serie de motoare şi dispozitive electromecanice care asigură mişcarea discului şi deplasările capului de citire optic în timpul redării unui disc pe CDP.

        Pentru a fi redat un CD trebue ca elemnetele mobile ale  CDP – ului să efectueze următoarele efectuări : 
- (1) încărcarea discului – acţiune prin care discul aşezat manul pe un suport mobil este introdus automat în CDP şi poziţionat corect în vederea “citirii”;
- (2) rotirea discului cu turaţie variabilă pentru a se asigura condiţia de viteză liniară constantă care asigură derularea aceluiaşi lungimi de pistă în unitatea de timp, prin faţa capului de citire;
- (3) deplasarea uniform liniară (translaţie) a capului de citire pe una din razele discului dinspre interior spre exterior. Mişcarea este simulată cu rotirea discului, din combinarea lor rezultând traiectoria sub formă de spirală care urmăreşte forma pistei cu înregistrarea audio;
- (4) două deplasări de mică amplitudine ale capului de citire, care compensează erorile de poziţie relativă cap – disc. Una este o deplasare sus – jos (N – S) şi are drept scop compensarea erorilor de focalizare  (F). Cealaltă este de tip dreapta – stânga (E – V) şi are drept scop corectarea erorilor de urmărire a pistei înregistrate (T – tracking);
- (5) descărcarea discului  - acţiune prin care discul este scos automat din poziţia de funcţionare şi adus într-o poziţie în care poate fin extras manul din CDP.

      Schematic, deplasările discului şi ale capului de citire sunt redate în figura 3.2. Fiecare dintre aceste mişcări este asigurată de un motor sau de un dispozitiv specializat. Astfel : 
A) MID – motorul de încărcare  - descărcare a discului este un motor de mică putere, uzual – de curent continuu, conectat într-o structură mecanică ce asigură deplasarea corespunzătoare a discului. El este activat numai la introducerea şi extragerea discului din CDP.
        Deplasările discului şi ale capului de citire (a - vedere”de jos”; b- vedere laterală (1)-încărcare-descărcare; (2)-rotire; (3)-translaţie;
(4)-poziţionare
B) MR – motorul de rotire al discului este un motor cu turaţie variabilă. El asigură o viteză liniară constantă a discului (CLV – Constant Linear Velocity – în limba engleză), aşa fel ca viteza de derulare a înregistrării la redare să fie constantă, indiferent de poziţia capului de citire pe raza discului.
       Pentru a se asigura condiţia de viteză liniară constantă, turaţia discului (deci a motorului) trebuie să varieze la o citire (derulare completă) între circa 500 ture / minut (inelul interior – de start) şi circa 200 ture / minut (inelul exterior – de oprire).  
       Turaţia motorului este controlată de un sistem servo care are la bază o buclă PLL sincronizată de un oscilator cu cuarţ. În consecinţă şi precizia păstrării vitezei liniare constante este de precizia cristalului (de ordinul a    10 –6.
C) MT – motorul de translaţie (sled lead motor –în limba engleză) asigură mişcarea de translaţie a capului de citire. Viteza sa de mişcare este extrem de precisă şi este controlată de un sistem servo. El este fixat pe capul de citire căruia-i asigură mişcarea.
D) Dispozitivul de corectare a poziţiei relative a capului de citire faţă de disc este cunoscut şi sub numele de poziţioner (actuator  - în limba engleză). El asigură cele două corecţii ale poziţiei capului de citire : corecţie de focalizare (F sau FE – Focus Error) şi corecţia de poziţionare pe pistă (T sau TE – Tracking Error).
        Fiecare dintre cele două corecţii este extrem de importantă pentru asigurarea unui semnal corect la redarea discului.
- Corecţia de focalizare constă într-o mişcare sus – jos a capului de citire (mai exact a lentilei de focalizare). Datorită dimensiunilor extrem de reduse ale pistei cu înregistrarea şi ale punctului focal al fascicolului laser, precizia poziţiei capului faţă de suprafaţa reflectorizantă a discului este de ordinul zecilor de micron, orice eroare de poziţionare putând duce la falsificarea informaţiei, deci la o reproducere incorectă a semnalului audio. 
        Când distanţa focală este bine reglată, punctul focal, care are un diametru de circa 1.7 m, poate fi poziţionat pe o singură pistă .Când focalizarea este reglată incorect, punctul focal fiind prea apropiat sau prea depărtat spotul fascicolului laser pe suprafaţa reflectorizantă va avea un diametru mai mare, care poate acoperi două, trei sau chiar mai multe piste. 
Sistemul de reglare al punctului de focalizare este automat, de tip servo.
       Având în vedere faptul că fluctuaţiile discului la rotire sunt de până la 0.5 mm, iar înălţimea unei adâncituri este de ordinul a 0.1 m, eficienţa uzuală a sistemului de corecţie a focalizării este de ordinul a 50 dB.
- Corectia de tracking este la fel de inportantă ca şi corecţia de focalizare. Aşa cum este realizat CD – ul, cu pista sub formă de spirală cu distanţă de numai 1.6m între două spire, este imposibil ca din construcţia mecanică a CDP – ului şi a discului propriu – zis să se asigure o precizie atât de riguroasă încât capul de citire  să urmărească exact spirala.
        În cazul real traiectoria capului va parcurge la o singură turaţie trei cercuri (trei spire ale pistei). La timpul t0 se află pe pista A, la t1 pe pista B, la t2 pe pista C, la timpul t3 pe pista B. 
      Evident că exemplul este pur didactic, erorile mecanice fiind mult mai mari (zeci de piste), însă scoate în evidenţă importanţa sistemului de corecţie a urmării pistei (tracking).
       Sistemul de tracking este automat, de tip servo, şi la CDP – uri uzuale are o eficienţă de ordinul a 57 dB (plajă de 70 m cu o precizie de 0.1 m) – comparabilă cu eficienţa tracking – ului de la VCD (video compact disc).
       În practică, cele două corecţii, de focalizare şi de tracking, sunt realizate cu acelaşi mecanism de poziţionare fixat pe capul de citire, partea sa mobilă asigurând deplasarea lentilei de focalizare în limitele corectării celor două abateri, până la precizia necesară (de ordinul sutelor de m).

       Referitor la sistemul mecanic trebuie reţinute următoarele idei : 
- sistemul mecanic este format din motoare şi mecanisme de precizie deosebite, care depăşesc actualele limite ale tehnologiei bunurilor de larg consum, sub acest aspect fiind la nivelul aparaturii profesionale;
- elementele sistemului mecanic descise mai sus sunt părţile finale ale unor servosisteme complexe care le asigură de altfel şi precizia acţionării;
- indiferent de soluţiile tehnice folosite, funcţiile îndeplinite de sistemul mecanic sunt aceleaşi : 
• poziţionarea discului pentru redare;
• rotirea discului şi mişcarea de translaţie a capului de citire din care rezultă traiectoria sub formă de  spirală a capului faţă de disc, asigurând astfel citirea pistei (spirală);
• mişcarea de corecţie a focalizării (sus – jos) şi mişcarea de corecţie tracking ( dreapta  - stânga)a capului faţă de disc, mişcări de amplitudine redusă dar de precizie foarte mare.

Sistemul optic pentru citirea discului
       Sistemul optic de citire a discului este unul dintre elementele specifice ale tehnicii CD. El constituie traductorul optoelectronic al sistemului, punând în evidenţă strucuta de denivelări a pistei.
       Funcţionarea sa se bazează pe utilizarea fenomenelor optice ale căror legi fizice sunt valabile şi pentru gama de infraroşu din care face parte şi radiaţia laser utilizată în tehnica CD.
    O diodă laser (DL) generează un fascicul luminos care ajunge (focalizat) pe suprafaţa reflectorizantă a discului. Fasciculul reflectat este captat de un fotodetector  (PD – Photodetercor) şi transformat  în semnale electrice de radiofrecvenţă  - RF (de ordinul MHz). Semnalele recepţionate de fotodetecor sunt rezultatul reflexiei de pe CD – figura 3.5.b. Când fasciculul luminos este reflectat de către o pauză (între două adâncituri) reflexia este totală(100%). Când fasciculul incident ajunge pe suprafaţa unei adâncituri, reflexia este redusă, ajungând la circa 30% din radiaţia incidentă (datorită difuziei, cât şi a înălţimii denivelării care se apropie de /4).
      La ieşirea fotodetectorului va rezulta deci un semnal de RF care este prima formă de a semnalului digital citit de pe disc.

       Funcţie de prelucrarea fasciculului laser şi de structura fotodetectorului, la ieşirea sistemului optic se asigură semnalele primare din care se pot forma cele trei semnale necesare funcţionării CDP – ului :
- semnalul de RF din care se reface  semnalul digital de AF;
- semnalul de eroare de focalizare (FE – Focus Error) – necesar corecţiei focalizării  - reglarea poziţiei capului de citire a discului aşa fel ca punctul de focalizare  a fasciculului laser să fie focalizat pe suprafaţa reflectorizantă a discului;
- semnalul de eroare tracking (de poziţionare pe pistă), notat şi TE (Tracking Error – in limba engleză) – necesar corecţiei de tracking;
- reglarea poziţiei capului de citire a discului pe axa pistei cu înregistrarea de AF.
Referitor la sistemul optic de citire trebuie reţinute următoarele idei : - foloseşte o sursă proprie de radiaţii laser (din domeniul infraroşu);
- funcţionarea sa se bazează pe reflexia diferită a fasciculului laser pe adânciturile şi pauzele de pe pista CD (raport de ordinul 1:3);
- asigură la ieşire trei semnale:
• semnal RF (semnal audio digital);
• semnal de eroare focalizare;
• semnal de eroare tracking.

Etajul de RF
        Este etajul amplificator de semnale RF, de nivel mic generate de fotodetector.  
      El se caracterizează prin amplificări mari şi zgomot mic. Aici are loc practic prelucrarea semnalelor captate de fotodetector şi separarea lor pe cele trei căi : semnal digital audio, semnal de eroare focalizare şi semnal de eroare tracking.
     În majoritatea cazurilor nu apare ca etaj distinct de prelucrare a semnalelor, constructiv el fiind amplasat in stricta apropiere a fotodetectorului.

Blocul de procesare a semnalelor digitale AF
       Semnalul de Rf detectat de fotodetector constiuie baza de refacere a semnalului audio înregistrat pe disc. Pentru reconstituirea semnalului original, semnalul de RF suferă o serie de prelucrări. Astfel :
- din semnalul de RF este refăcut semnalul digital convenţional (NRZI – respectiv NRZ);
- din semnalul NRZ este extras cuvântul de sincronizare;
- semnalul EFM este demodulat obţinându-se un semnal digital grupat in cuvinte de opt biţî;
- sunt extrase cuvinte de cod (subcodurile P şi Q, singurele utilizate deocamdată in tehnica CD) şi transmise sistemului de comandă şi control;
- semnalele digitale audio sunt transmise convertorului de D/A (digital analogic) care le transformă in semnale analogice cât mai apropiate de semnalul originar.
        În orice moment sistemul de comandă şi control este informat de starea prelucrării semnalelor şi in acelaşi moment el intervine in procesarea lor. 
      Prin prelucrarea sofisticată a semnalelor digitale se asigură o foarte bună protecţie a înregistrării la erorile posibile (datorate discului sau “cititorului”). Aceste erori sunt fie corectate chiar in sistemul de procesare digitală (când au durate relativ mici – secunde), fie semnalate şi eliminate ulterior – in cazul unor erori de durată mai mare.
        Toată procesarea digitală este controlată de un semnal de tact. Pentru prima parte a procesării semnalelor citite de pe CD, semnalul de tact este provenit de la un oscilator de mare precizie (cu cristal) eliminându-se astfel toate fluctuaţiile posibile ale sistemului de citire.
       De reţinul faptul că blocul de procesare digitală a semnalului de AF este realizat, mai ales la ultimele tipuri de CDP – uri, in variante extrem de integrate, accesul la prelucrarea semnalelor fiind practic imposibil.

Etajele de AF
      În aceste etaje are loc procedarea semnalelor de audiofrecvenţă analogice,  refăcute din semnalul digital. Ea constă in amplificare, corecţie de ton şi eventual obţinerea de efecte speciale (de exemplu “surround”, extrabass etc.). prelucrarea este realizată la nivelul de aparatură Hi Fi.
        Din punctul nostru de vedere, această prelucrare nu prezintă interes, ea făcându-se prin metode convenţionale, deja cunoscute. Din acest motiv, etajele respective (procesare AF analogic) nu vor fi descrise.

Blocul de comandă al servosistemelor
        Blocul de comandă a servosistemelor asigură prelucrarea semnalelor de eroare ale celor patru servosisteme CDP : 
- servosistemul CLV – care asigură corecţia vitezei de rotire a discului in vederea obţinerii unei viteze liniare constante;
- servosistemul de deplasare transversală, care impreună cu servisistemul de tracking asigură deplasarea liniară a capului de citire de-a lungul unei raze;
- servosistemul de tracking care asigură deplasarea stânga -  dreapta a capului de citire in vederea urmăririi pistei inregistrate;
- servosistemul de focalizare care asigură deplasarea sus – jos a capului de citire in vederea păstrării constante a distanţei focale.
        Blocul de comandă primeşte semnalul de eroare care constiuie informaţia necesară corectării, il amplifică – mai nou, il transformă in informaţie digitală – şi, după o serie de alte prelucrări, funcţie de starea CDP, îl transmite la etajele de corecţie, care acţionează in sensul anulării erorii.

Sistemul de comandă şi control
Acest sistem este realizat cu ajutorul unui microprocesor. El controlează funcţionarea CDP-ului şi tot prin el se dau comenzile.
Datorită preciziei mecanice de excepţie a sistemului CDP manipularea manuală este exclusă, impunându-se acest sistem de comandă şi control. Odată impus sistemul pe bază de microprocesor – automat apar şi avantajele sale, care permit asigurarea unei serii de facilităţi notabile, fără de care un CDP nici n-ar mai fi de conceput. Dintre acestea cele mai uzuale sunt:
-afişarea stării de funcţionare non stop;
-selecţia oricărei înregistrări de pe disc;
-regim de funţionare non stop;
-redare în ordine aleatoare a melodiilor;
-programarea ordini de redare;
-redarea secvenţei de început(10 s) din fiecare înregistrare ;
-etc.

Blocul de alimentare
Asigură toate tensiunile de alimentare necesare etajelor funcţionale CDP – ului. 
În general alimentatoarele folosite in CDP – uri sunt de putere mică, de tensiuni mici, însă foarte bine stabilizate, condiţie impusă de faptul că asigură alimentarea unor circuite digitale, mai pretenţioase din acest punct de vedere.

Schema bloc a CDP – urilor din generaţia a III-a
          O schemă bloc generală valabilă pentru CDP – urile din generaţia a III-a este dată in figura 3.6.
       Spre deosebire de schema din figura 3.1 care are un caracter didactic, la stabilirea structurii blocurilor funcţionale s-a ţinut seama de situaţia reală din practică. Principalul bloc constructiv diferit de schema din figura 3.1. este capul de citire optică. Acesta cuprinde mai multe elemente funcţionale diferite, care asigură şi funcţîuni diferite.De exemplu, cuprinde detectorul de eroare (a focalizării şi de tracking), cât şi elementele finale de corecţie (poziţionerul) care sunt caracteristice sistemului servo. De asemenea, capul de citire conţine primele etaje de prelucrare a semnalelor detectate (RF) – caracteristice lanţului de prelucrare digitală a semnalelor. 
    Deoarece această schemă bloc este mai apropiată de realitate şi blocurile funcţionale reprezentate in ea sunt in general prezentate sub această formă şi in literatura tehnică mondială de specialiate, autorii au luat ca bază a prezentării etajelor CDP tot această schemă bloc.
        De menţionat că in schema bloc n-au fost reprezentate blocurile funcţionale nespecifice CDP – urilor (procesorul de audiofrecvenţă şi alimentatorul), considerate ca neinteresante din punct de vedere al tehnicii CD.

      Rămân deci de explicat funcţiile şi principiile constructive şi de funcţionare ale celor patru blocuri specifice unui CDP :
- capul optic de citire;
- blocul de procesare digitală;
- sistemul servo (şi mecanic);
- sistemul de comandă şi control.
Descarca lucrare
  • Specificatii Lucrare Analiza Si Proiectarea Unei Memorii Optice Pe Disc De Tip Read Only :

    • Tema: Analiza Si Proiectarea Unei Memorii Optice Pe Disc De Tip Read Only
    • Tip de fisier: doc
    • Numar de pagini: 83 pagini
    • Nivel: Facultate
    • Descarcari: 0 descarcari
    • Accesari: 13 accesari
    • Nota: 10.00/10 pe baza a 0 comentarii.
    • Pret: 3 Monede
    • Pret aproximativ in lei: 12 RON (pretul variaza in functie de modalitatea de plata aleasa)
      Disponibilitate: In stoc! Comanda-l acum!
    • Taguri: cd, proiectare, sistem, calculator, memorie,