作者：韩广兴
出版社：电子工业出版社
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数字视听产品原理与维修试读：
职业教育课程改革创新规划教材·电子技术轻松学数字视听产品原理与维修 韩广兴 主编 韩雪涛 吴 瑛 副主编内容简介本书以典型样机为演练对象，将激光数字视听产品，MP3/MP4数码机组合数字视听产品和数码影院系统及其部件分成四个单元和多个项目模块，进行实际样机的剖析、检测和维修的操作演练，在进行结构、信号流程和工作原理演示的同时，介绍技能演练的方法和操作案例。充分体现学中做、做中学的教学方法。将维修现场的实修案例以图解的形式移植到教学课堂，理论联系实际，注重实践，易懂易学。
本书可作为职业院校的教材，也可作为从事数字视听产品开发、制造、调试、维修的技术人员和业余爱好者的阅读材料，以及职业技能培训教材。
本书还配有电子教学参考资料包，包括教学指南、电子教案及习题答案。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据数字视听产品原理与维修/韩广兴主编.—北京：电子工业出版社，2013.2职业教育课程改革创新规划教材·电子技术轻松学ISBN 978-7-121-18611-0Ⅰ.①数… Ⅱ.①韩… Ⅲ.①音频设备-维修-中等专业学校-教材②激光放像机-维修-中等专业学校-教材 Ⅳ.①TN912.271.07②TN946.5中国版本图书馆CIP数据核字（2012）第226941号策划编辑：张 帆责任编辑：郝黎明 文字编辑：裴 杰印 刷：三河市鑫金马印装有限公司装 订：三河市鑫金马印装有限公司出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路173信箱 邮编100036开 本：787×1092 1/16 印张：14.5 字数：372印 次：2013年2月第1次印刷定 价：28.00元
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随着我国数字化、网络化和信息化进程的加快，大大促进了电子信息技术和信息产业的发展。近年来我国的电子产品制造业正在经历一个质的飞跃，从电子产品制造大国向电子产品制造强国迈进，从“中国制造”向“中国创造”迈进。特别是电子信息处理技术和相关产品尤为突出，其中，大量的产品是数字视听产品，这些产品不仅满足了人们休闲和娱乐的需求，而且成为人们学习、工作和智力开发的工具。生产规模的扩大，需要从事相关产品的研发生产、调试和维修的技术人员也随之扩大，特别是具有一技之长的技能型人才成为当前的紧缺人才。
数字视听产品是新技术、新工艺、新材料和新器材的集合体，是体现当前高新技术的新产品，从业人员需要不断地学习相关的技术，不断地更新专业知识，训练加工制造、测试和维修等方面的操作技能。
为满足社会上对人才的需求，很多工业技术院校都开设了数字视听产品原理及维修专业课程，为适应市场的变化，也需要不断地更新专业技能的培训教材。
本书采用项目式教学，根据产品特点分成单元（模块），以实际的样机为例，模拟剖析演练，教学引导和动手操练的实践环境，从而实现学中做、做中学。教材由专家指导、技师演练和多媒体技术工程师共同完成。将企业工作环境和工作案例移植到课堂，生动形象，通俗易懂。
本教材的内容涵盖了国家职业资格（家电维修、天线调试专业）和数码工程师考核的内容，可以开展“双证书”教学。
本书主编韩广兴教授曾参与国家职业标准的制定和试题库的开发工作，对职业资格认证考核、培训工作比较熟悉，可提供技术咨询。
读者通过学习和实训，可根据自身情况申报相应的专业技术等级，获得国家职业资格认证或数码维修工程师相应等级的专业技术资格认证。
本书由韩广兴担任主编，韩雪涛、吴瑛担任副主编，参加编写的还有张丽梅、郭海滨、张明杰、孙涛、宋明芳、马楠、梁明、宋永欣、张雯乐和张鸿玉等。
为满足读者需求，数码维修工程师鉴定指导中心还提供了网络远程教学和多媒体视频自学两种培训途径，读者可以直接登录数码维修工程师官方网站进行培训或购买配套的VCD系列教学光盘自学（本书不含光盘，如有需要请读者按以下地址联系购买）。
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邮编：300384编 者第1单元 激光数字视听产品的结构特点和维修技能
综合教学目标：了解激光数字视听产品的结构、功能、工作原理和检修方法。
岗位技能要求：能根据图纸资料对典型激光数字视听产品的单元电路及主要元器件进行检测。项目1 掌握激光数码机（CD/ VCD机）结构特点和检修方法
教学要求和目标：掌握激光数码机（CD/ VCD机）的结构特点、信号流程、工作原理和检修方法。任务1.1 激光数码机（CD/ VCD机）的整机结构和工作原理1.1.1 激光数码产品（CD/ VCD机）的结构和特点
激光唱机是利用激光束读取光盘信息的设备，CD光盘是记录数字音频信号的光盘，因而激光唱机又称CD唱机，是最早采用数字技术的音频设备。后来在CD光盘的基础上采用数据压缩技术，将音频信号和视频图像信号都记录在光盘上，它不仅能记录音乐节目还能记录电视节目，这种光盘被称为视频- CD，简称VCD。VCD机既可以播放CD光盘，也可以播放VCD光盘，它与CD机相比，激光头和机芯结构是完全相同的，只是增加了一个音频/视频解压缩处理芯片。CD/ VCD机的主要组成部分是CD机芯和光盘信息处理电路。
1.CD/ VCD机芯的结构
图1-1是播放CD/ VCD光盘的结构，它是由激光头、进给机构和光盘驱动机构等部分构成的。激光头中设有激光二极管、光敏二极管组件和光学镜头等部分。进给机构是驱动激光头进行水平移动的部件。光盘驱动机构主要是主轴电动机，主轴电动机驱动光盘旋转，进给机构驱动激光头在光盘下作水平运动，从而跟踪光盘上的信息纹，在光盘的转动过程中读取光盘上的信息。
2.CD机的信号处理电路
图1-2是典型CD唱机的整机电路方框图，工作时CD光盘在主轴电动机的驱动下相对于激光头进行恒线速旋转，激光头中的激光束投射到光盘盘面上，由光盘反射回来的激光束受到光盘信息坑的调制，这种反射光束中包含了光盘的信息内容，激光头将反射的光信号转换成电信号送到RF信号放大电路中，进行信号放大和聚焦误差、循迹误差的检测。RF信号是包含音乐数据的信号，数据检出电路通过对此信号的处理就可以将数字信号提取出来。图1-1 播放CD/ VCD光盘的结构
在播放CD光盘的过程中由于光盘的偏摆，激光束的焦点会发生变化，因此在读取光盘信息的同时，伺服预放电路从激光头输出的信息中检出聚焦和循迹误差信号。经伺服处理形成聚焦线圈和循迹线圈的驱动信号，再去校正物镜，使激光束保持正确的聚焦和循迹状态。
同时，在信号处理过程中还可以检出主轴电动机的旋转误差，经恒线速伺服电路形成主轴电动机的驱动信号，使主轴电动机按恒线速的要求旋转。
光盘的装入和卸出是由微处理器通过控制加载电动机（光盘装卸电动机）来完成的。读取光盘信息时，其中的子码信号送到微处理器，从子码中译出节目序号、播放时间等信息，再显示到多功能显示屏上。图1-2 典型CD唱机的整机电路方框图
3.VCD机的信号处理电路
VCD影碟机的机芯、激光头及其驱动控制部分都与CD机相同，实质上是在CD机的基础上增加了一套音频、视频的解压缩电路，如图1-3所示，因而解压芯片是VCD机的核心部分。图1-3 VCD机整机电路方框图
VCD光盘是按照MPEG1的技术标准进行数据压缩的，视频信号的压缩比为1 /20～1 /130，音频信号的压缩比为1 /6。MPEG是国际上运动图像专家小组的简称。MPEG1、MPEG2都是这个专家小组制定的视频压缩的技术标准。MPEG1是用于VCD的民用级技术标准； MPEG2是专业或广播级标准。
VCD光盘上音频和视频信号记录格式及信号处理的方式都必须有一个统一的技术标准，只有这样，VCD光盘才可以在任何一台VCD机上播放。VCD光盘的制作具有统一的标准，VCD播放机的解压缩电路也是根据这个标准制作的。通过解压缩电路，就能将记录在光盘上的音频和视频信号恢复出来。所谓VCD的版本，也是指这种技术标准。1.1.2 CD/ VCD机的整机构成
如图1-4所示为典型VCD机的整机结构图，图1-5是VCD机的整机结构框图。从图中可以看出该机主要是由操作显示电路、卡拉OK电路、机芯、伺服预放电路和DSP电路、电源供电电路，以及A/ V解码电路等部分构成的。图1-4 典型VCD机的整机结构图图1-5 VCD机的整机结构框图
1.激光头组件的机构特点
激光头组件是读取光盘信息的主要器件，图1-6所示为激光头组件在机芯上的安装位置示意图。
激光头组件背面有一块小的电路板，如图1-7所示，上面有激光二极管发光功率微调电位器，可以用来调节激光二极管的发光功率。还有与电路板制成一体的软排线将激光头读取的光盘信息输出到其他电路。图1-6 激光头组件安装位置图1-7 激光头组件实物的相关电路
将激光头组件从机芯上面拆卸下来，其外观如图1-8所示，由图可以发现它由物镜、激光二极管、永磁体、线圈等几个主要部分组成。
当光盘安装到位后，激光头组件便在进给机构的驱动下沿着导轨首先移动到光盘信息纹的目录位置，即起始位置。激光头组件内的激光二极管便发出激光束照射到光盘的信息纹上。激光束被光盘反射后，受到信息坑槽的调制，再射回激光头内部，经光学系统后照射到光敏二极管组件上。该激光头组件采用的是全息镜头，因此，其光敏二极管组件和发光二极管是集成在一起的，如图1-9所示为飞利浦机芯集成在一起的光敏二极管与发光二极管，光敏二极管输出的信号经多芯软排线送到伺服预放电路中。图1-8 激光头组件实物图图1-9 光敏二极管与发光二极管制成一体的组件
激光头组件中光敏二极管组件输出的信号经软排线送到伺服预放电路中，光敏二极管组件输出的信号在伺服预放电路中进行RF信号放大和聚焦、循迹误差的检测。RF信号中包含有音频和视频信息，RF信号经过放大后再送到数字信号处理电路中进行处理。聚焦和循迹误差信号送到伺服处理器中进行伺服处理。
2.伺服电路的结构特点
图1-10是伺服预放电路和DSP电路的安装位置示意图，从图中可以看出，它安装在机芯部分的背面。
图1-11所示为伺服预放电路板上的集成电路，激光头组件输出的信号送到TDA1300伺服预放电路中，在TDA1300中完成RF信号的放大和聚焦误差、循迹误差信号的处理和放大。TDA1300放大的RF信号送到SAA7372中进行数字信号的处理，聚焦误差和循迹误差信号经伺服处理后变成驱动线圈的信号，然后经伺服驱动电路TDA7073放大后去驱动激光头组件中的聚焦线圈和循迹线圈。主轴电动机的伺服误差在SAA7372中处理。主轴电动机的驱动信号和进给电动机的驱动信号也是由TDA7073放大的，因此，在伺服预放电路板上设有两个TDA7073。图1-10 伺服预放电路板的安装位置（VCD751）图1-11 伺服预放电路板的结构
3.数字信号处理电路的机构特点
数字信号处理电路SAA7372是一种大规模数字集成电路。SAA7372主要用于对来自伺服预放电路TDA1300的RF信号进行EFM解调和纠错等数字处理，实际上是对光盘读出的音频和视频信息进行初步的处理。
在DSP电路中还设有控制主轴电动机的恒线速伺服电路，它的功能是从数据信号中分离出数据同步信号，CD/ VCD盘中的数据同步信号被称为帧同步信号。这里的伺服电路主要用于对帧同步信号的频率和相位进行检测，所检出的误差信号实质上就是驱动光盘旋转的主轴电动机的转速误差信号，CD/ VCD机在播放光盘时，要求光盘的信息纹与激光头组件的相对扫描运动的线速度是恒定的。因此，这里的伺服电路又被称为恒线速（CLV）伺服电路，它将同步误差信号转换成驱动主轴电动机的控制信号，使光盘电动机的转动符合恒线速的要求。
4.A/ V解码电路和音频、视频电路的结构特点图1-12 VCD751的A/ V解码电路板
图1-12所示为VCD751的A/ V解码电路板。CL484A/ V解码器是A/ V解码电路板的主要电路，它是由CD-ROM解码电路、数据分离电路、视频解压缩处理电路、音频解压缩处理电路、视频接口、存储器接口和微处理器（CPU）接口等部分构成的。A/ V解码电路一般是由一个或几个集成电路来完成的。来自DSP电路的数据信号在解压缩处理电路中首先进行数据分离和解码处理，主要是进行音频、视频的解压缩处理还原成压缩前的视频数字信号，然后经视频接口电路输出。视频数字信号再经视频编码器，编制成PAL制或NTSC制的视频信号，然后经D/ A变换器变换成模拟视频信号，也可以变成亮度（Y）和色度（C）信号输出。
A/ V解码电路中经数据分离电路分离出的音频数据信号在音频解压缩处理电路中进行处理，还原出压缩前的音频数字信号，经音频接口电路输出后再经卡拉OK电路和音频D/ A变换器变成模拟音频信号（L、R）输出。
卡拉OK电路有两部分组成，一部分位于VCD前面板上，为话筒信号的输入部分，如图1-13所示，另一部分的分布位置如图1-14所示。图1-13 话筒信号输入部分图1-14 卡拉OK电路放大部分
在VCD751中，射频调制器、音/视频输出电路、电源电路及卡拉OK电路的一部分分布在一块电路板上，如图1-15所示为它们的分布示意图。
音频信号和视频信号送到射频调制器中，如图1-16所示VCD751的射频调制器。音频、视频信号在射频调制器中调制成射频信号，此信号可以直接送到彩色电视机天线输入端，通过彩色电视机收看VCD机的节目。图1-15 VCD751的电源电路的安装位置图图1-16 VCD751的射频调制器
还可以输出A/ V信号，如图1-17所示的是A/ V（音/视频）信号输出电路。图1-17 A/ V信号输出电路
具有卡拉OK功能的VCD机，两个话筒信号进行放大后，送到卡拉OK电路中与光盘上的伴音信号合成，使话筒输入的信号和VCD光盘上的音频信号同时在扬声器中播放出来。
A/ V解码电路在对音频和视频数据进行解压缩的过程中需要将一些数据信号暂存起来，因此，这些信号经存储器接口电路与SRAM和RAM相连，进行数据的存取。
A/ V解码电路也设有CPU接口，以便与微处理器P87C54进行信息传递，接受微处理器的控制。该微处理器用于控制解码过程和相关的电路。
5.系统控制电路的结构特点
系统控制电路是一个以微处理器为核心的自动控制电路。VCD751的系统控制电路主要是由主控微处理器OM5284、操作电路、多功能显示器，以及加载驱动机构、机械状态检测开关等部分构成的。OM5284安装在伺服预放电路板上，如图1-10所示。1.1.3 CD/ VCD机的信号处理过程
1.光盘信息的记录和读取过程
光盘信息的记录和读取过程如图1-18所示。图1-18 光盘信息的记录与读取过程
光盘信息记录时，将表示信息的脉冲信号变成光盘上的坑槽（或等效坑槽），而播放的过程则是读取光盘信息的过程。不同的光盘（CD、VCD）在记录前的信号处理方法是不同的，因而不同的光盘在读取后的还原处理也是不同的。不论是何种光盘，都是利用激光头来拾取光盘信息的。首先进行伺服预放处理，放大激光头输出的信息，同时将聚焦误差和循迹误差信号检出。然后在数字信号处理电路中进行EFM解调、去交叉交织、纠错等处理，然后在A/ V解码电路中进行解压缩处理。最后视频信号经解码和D/ A变换后变成模拟信号输出，音频信号经D/ A变换和卡拉OK电路处理后也变成模拟信号输出。
2.数字信号的提取及处理
下面以VCD -970A为例，介绍VCD机的工作流程。图1-19所示为该机的电路方框图。
VCD -970A的激光头组件采用的是飞利浦全息光学方式，其中设有5个光敏二极管D1～D5。当播放VCD光盘时，5个光敏二极管的输出分别送到伺服预放电路U18（TDA1302）中。5个光敏二极管的信号在U18中分别进行放大，并取中心的3个光敏二极管D2、D3、D4输出信号之和为RF信号，由U18的⑨脚输出RF信号，然后送到数字信号处理电路U16（SAA7345）中进行数字处理。由U18的脚输出的RF信号送到RF包络检测电路中，该电路的输出信号送到U15中。RF信号在DSP中进行EFM解调、去交叉交织处理和纠错处理，然后由～脚输出数据、左右时钟和位时钟信号，送往音频、视频解压缩电路。图1-19 VCD -970A的电路方框图
3.伺服信号的处理
记录到光盘上的信息是由光盘上从内圆到外圆螺旋形排列的一系列坑槽表示的。光盘旋转时，激光头发出的光束必须准确地投射到光盘的信息纹上，而且激光束的聚焦点必须在光盘的信息面上，这样激光头才能正确地读出光盘上所记录的信息。
伺服电路的主要作用是通过检测聚焦误差和循迹误差来自动控制激光头中的聚焦线圈和循迹线圈，使激光束不偏离光盘上的信息纹，因此，只有伺服系统正常工作，才能保证激光头正确地读取光盘上的信息。
在光盘旋转时，由于机械误差和光盘定位间隙的存在会使光盘不可避免地出现较大幅度的偏摆现象，因此，在伺服电路中会设有聚焦误差和循迹误差的检测和处理电路。
伺服电路通过对误差的检测和处理，形成聚焦线圈和循迹线圈的控制信号，此信号送到驱动电路中，由驱动电路转换成驱动线圈的电流。当机器工作时，光盘与激光头之间不断地出现误差，伺服电路就会不断地将误差转换成驱动电流去驱动线圈。聚焦线圈和循迹线圈是与激光头组件的物镜制作在一起的，如图1-20所示。线圈在磁场中移动就可以纠正光盘与激光头之间出现的误差。误差不断地产生，伺服电路不断地产生控制信号，这样就构成了一个动态的自动控制环路，误差被控制在允许的范围之内，伺服系统就处于同步锁定的状态。图1-20 激光头和伺服电路
光盘是由主轴电动机驱动旋转的，激光头组件在读取光盘上的信息时，要求光盘信息纹与激光头组件之间的相对运动有一个恒定的线速度。这样，就要求在播放光盘上的信息时，光盘的角速度必须是变化的。在播放光盘上信息的过程中，激光头组件在进给电动机的驱动下由内圆向外圆移动。激光头组件的移动与主轴电动机的驱动有一定的关系，即光盘每旋转一周，进给机构就使激光头组件向外移动一个信息纹的间隔（约1.6μm）。为了实现上述运动，伺服系统中还设有主轴电动机伺服电路和进给电动机伺服电路。
主轴电动机伺服电路的功能是通过对光盘输出信息中同步信号的检测来获得误差信号，再将同步信号的误差转换成驱动控制信号，改变主轴电动机的转矩，从而实现旋转误差的纠正。
进给电动机的驱动是由伺服电路根据系统控制电路的指令进行控制的。进给电动机驱使激光头的移动是与主轴电动机协调一致的。
如图1-19所示，VCD -970A的伺服处理电路是U19（TDA1301），激光头中光敏二极管D1～D5的信号经U18（TDA1302）放大后分别送到U19（TDA1301）中，在U19（TDA1301）中取D2-D3的值作为聚焦误差信号。经数字伺服处理后转换成聚焦线圈的控制信号，由U19脚输出聚焦线圈控制信号，再经U21（TDA7073）放大后去驱动聚焦线圈。
在U19（TDA1301）中取D1-D5的值作为循迹误差信号，经数字处理后分别形成循迹线圈控制信号和进给电动机控制信号由U19脚输出循迹控制信号，再经U21（TDA7073）放大后，去驱动循迹线圈，由U19脚输出进给电动机控制信号，再经U20（TDA7073）放大后去驱动进给电动机。
主轴电动机伺服是在数字信号处理电路U16（SAA7345）之中，在CD-DSP电路中通过对同步信号的检测得到主轴电动机的转动误差，经主轴伺服处理后转换成主轴电动机的驱动信号由U16、脚输出，经伺服驱动电路U20（TDA7073）放大后去驱动主轴电动机。
在U18（TDA1302）中还设有激光二极管供电电路（APC），由U19（TDA1301）②脚的信号加到U18（TDA1302）的⑦脚、脚输出电压控制信号，为激光二极管供电。设在激光头中的激光功率检测二极管的检测信号反馈到U18（TDA1302）的脚，脚设有反馈微调电位器，可微调给激光二极管的供电电流。
4.音频、视频信号的解码处理
音频、视频解压电路是将VCD机的数字信号处理电路（DSP）输出的数字音频、视频信号，进行解压缩处理，最后还原出模拟的音频、视频信号。
VCD -970A的解码芯片采用OTI -207（U8），解压缩处理和视频编码电路如图1-21所示。来自CD机机芯DSP电路的数字信号分别为数据（SDATA）、位时钟（BCK）和LR时钟（LRCLK），此外还有误差标志信号C2PO和预加重标志信号。经解压缩处理后视频数字信号送到视频编码器BT866，视频数字信号是一种数字分量信号，分量信号是由亮度分量（Y）和色差分量（U/ V）组成的，即P1XD 〔15：0〕，此外还有行/场同步信号和时钟信号。图1-21 视频信号处理电路
数字视频信号在BT866（U10）中进行编码，然后再经D/ A转换器输出视频模拟信号，即复合视频信号和亮度、色度信号。
U11为屏上显示电路，它在系统控制微处理器（U1）的控制下产生字符信号，然后送到视频编码电路中，并可以叠加到视频信号中去。
MPEG解压缩处理电路对音频信号解码后，由U8的⑨、⑩、脚输出数字音频信号。经解压处理后的音频数字信号经音频接口电路送到卡拉OK数字处理电路U22（YSS216B），音频数字信号在U22（YSS216B）中进行音频D/ A变换，将数字音频信号还原成原来的模拟音频信号，还原后的模拟音频信号便送到输出电路板进行输出。在输出电路板上设有滤波电路和混合电路，它将MIC（话筒）信号放大后送到YSS216B中形成回音信号，与D/ A变换器输出的光盘伴音混合形成具有卡拉OK效果的音频信号，混合后的音频信号经U5输出，音频信号处理电路的方框图如图1-22所示。图1-22 音频信号处理电路的方框图
VCD的数字信号是按照帧编码的格式来编制的。所谓帧编码就是将图像的数据和伴音数据分成许多小段，在每一段数据段的前面加上同步信号，在每一段数据段的后面加上代表播放时间的分秒信号（称为Q子码）和用于纠错的编码，这样就构成了一个完整的数据帧。许多这样的数据帧就组成一个数据包，由于图像数据量比伴音数据量大，故将十多个图像包搭配一个声音数据包。为了区别数据包的性质，在数据包的前面还加有识别用的编码，此编码被称为标头或头码。VCD的数据就是这样一段一段地记录在光盘上的。
数字信号处理电路的作用是把数据串帧编码中不同内容的数据取
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