Discuri optice(Unitatea de CD-player)

Discurile optice pot fi impartite in trei mari categorii: Read-only memory (ROM) disks: discurile sunt inscriptionate pe durata

procesului de fabricatie, folosindu-se procedee mecanice care fac uz de o matrita. Inregistrarea este definitiva ele putand fi doar citite.

Write-once read-many (WORM) disks: discurile nu vor fi inregistrate pe durata procesului de fabricatie, ele urmand sa fie intregistrate de catre utilizator. Si in acest caz inregistrarea este definitiva ele putand fi doar citite.

Re-writeable, write-many read-many (WMRM) disks: discurile nu vor fi inregistrate pe durata procesului de fabricatie, ele urmand sa fie intregistrate de catre utilizator. Pot fi inregistrate si sterse de mai multe ori. Procesul de stergere este in general legat de cel de inregistrare.

Partea de baz a discului este realizat dintr-un material transparent. Informaia este nregistrat sub forma unor adncituri numite pit-uri. Privite dinspre partea transparent, aceste adncituri sunt de fapt

ridicturi. Adnciturile sunt dispuse sub forma unei piste n spiral, dinspre

interior spre exterior. Suprafaa pe care s-a fcut nregistrarea se acoper cu un strat

reflectorizant, iar apoi cu o folie de protecie. nlimea ridicturilor are legtur cu lungimea de und a radiaiei

laser folosite, fiind aproximativ / 4 din aceasta. Lungimile adnciturilor ct i a pauzelor dintre ele pot lua doar 9

valori. Aceste valori fiind formate din 3,..,11 unitide 0,29m. n medie pe un CD se realizeaz 6 miliarede de pit-uri, dispuse pe

20.000 de piste, cu o lungime total de 5,3 km. Timpul de audiie de de 72 de minute.

Imaginea obinut la microscop a suprafetei unui CD.

O unitate de CD player este alctuit din 4 sisteme importante:

- sistemul servomecanic: asigur micrile tutoror elemetelor mobile- sistemul optic: realizeaz citirea discului- sistemul de prelucrare a semnalelor digitale- sistemul de comand i control

Schema bloc funcional a unui CD Player

Pentru a fi citit, discul este antrenat ntr-o micare de rotaie cu vitez unghiular variabil, astfel nct viteza liniar din punctul unde se face citirea s fie constant.

Capul de citire trebuie s execute o micare de translaie astfel nct s acopere ntreaga suprafa util a discului de-a lungul unei raze.

Capul de citire mai trebuie s execute dou micri de mic amplitudine:

pe direcia sus-jos pentru a compensa erorile de focalizare pe direcia stnga-dreapta, pentru a corecta erorile de

urmrire a pistei

Deplasrile discului i ale capului de citire

Rotaia este asigurat de un motor cu turaie variabil, pentru a asigura o vitez liniar constant

Astfel, turaia variaz ntre 500 rot/min (inelul interior) i 200 rot/min (inelul exterior).

Turaia este controlat de un sistem servo care are la baz o bucl PLL.

Din semnalul digital citit de pe disc se regenereaz, folosind o bucl PLL, un semnal de tact, care este comparat cu un semnal de referin provenit de la un oscilator cu cristal de cuar.

n urma comparrii rezult un semnal de eroare care este folosit de servosistemul care controleaz motorul de rotaie.

Dispozitivul de corectare a poziiei capului de citire asigur corecii pentru compensarea celor dou tipuri de erori:

FE (Focus Error) TE (Tracking Error)

Noiuni de optic

Fenomenul de refracie

Fenomenul de reflexie Fenomenul de reflexie difuz

Noiuni de optic Prin radiaie luminoas de nelege gama de unde electromagnetice a cror

lungime de und este cuprins ntre 0,37m i 0,75m. Radiaia laser folosit n tehnica CD este n jur de 0,78m, situat la

nceputul benzii de infrarou, de aceea toate fenomenele din optic sunt valabil i n cazul acestei radiaii laser. Unele dintre aceste fenomene sunt: Reflexia: atunci cnd radiaia intr n contact cu o suprafa

reflectorizant. Pentru ca reflexia s se numeasc coerent trebuie ca neregularitile suprafeei s fie fie semnificativ mai mici dect lungimea de und a radiaiei. Dac neregularitile sunt mari (comparabile cu lungimea de und), are loc o reflexie difuz (mprtiat).

Refracia: schimbara unghiului de propagare a radiaiei luminoase la schimbarea mediului de propagare. Aceasta se ntmpl cnd radiaia luminoas nu este perpendicular pe suprafaa de contact cu noul mediu de propagare.

Componente ale sistemelor optice Lentila subire (cicular):

- Un fasciul luminos, paralele cu axa optic, dup parcurgerea lentilei devine convergent, adic, schimbndui forma, se concentreaz ntr-un punct de pe axa optic, numit focarul lentilei.

- Distana dintre lentil i focar este una dintre caracterisicile lentilei i se numete distan focal, notat cu f.

Componente ale sistemelor optice Lentila cilindric

- Reprezint o seciune printr-un cilindru. Datorit formei sale, comportamentul su n cele dou plane perpendiculare care conin axa optic, este diferit.

- Referindu-ne la situaia din figura urmtoare, observm c lentila este strbtut de un fascicul axial convergent (de form conic), al crui punct de focalizare este la distan f2 fa de lentil. Considerm plan vertical, notat N-S, planul care conine axa cilindrului din care face parte lentila i axa optic. Planul orizontal (E-V) este perpendicula pe planul vertical i conine deasemenea axa optic.

- n plan orizontal (E-V) lentila se comport ca o lentil convergent (vederea de sus), cu distan focal f1 (mai mic dect f2). n plan vertical (N-S) lentila nu afecteaz practic fasciulul luminos, el urmnd s focalizeze ca i n cazul lipsei lentilei, la distan f2. n acest caz, fasciculul luminos este focalizat sub forma unui segment de dreapt orientat N-S (situaia B). La distana f2 fasciculul luminos este focalizat sub forma unui segment de dreapt orizontal (situaia C). ntre cele dou situaii limit, seciunea prin fascicul are forma uni elipse a crei ax mare are diferite nclinri, funcie de distana la care este fcut seciunea.

- Cazul particular este punctul A, unde seciunea este circular. n acel loc axele elipsei sunt egale. Orice deplasare ntr-un sens sau n altul dispre punctul A are ca efect stricare simetriei circulare. Aceast proprietate caracteristic lentilelor cilindrice este folosit n tehnica CD pentru aprecierea corectitudinii focalizrii fasciculului de citire pe suprafaa discului.

Noiuni de optic

Componente ale sistemelor optice Prisma

- Prisma este un corp transparent folosit, dup mprejurri, pentru reflectarea sau dispersarea unui fascicul luminos. Forma cea mai comun de prism este cea cu unghi drept. Cea mai simpl aplicaie a prismei este schimbarea direciei de propagare a radiaiei cu 90 de grade.

Componente ale sistemelor optice Prisma polarizat

- Este n realitate una dintre utilizrile speciale ale unei prisme obinuite. Pentru nelegerea termenului trebuie revenit la fenomenele de reflexie i refracie a luminii.

- La trecerea unui fascicul luminos dintr-un mediu mai dens (cu indice de refracie mai mare) ntr-un mediu mai puin dens (cu un indice de refracie mai mic) pot apare patru situaii diferite n funcie de unghiul de inciden.

Componente ale sistemelor optice Prisma polarizat

1) Fasciculul luminos incident este perpedicular pe suprafaa de separaie. Trecerea este total, fasciculul urmnd aceiai direcie.

2) Fasciculul luminos are un unghi de inciden 1 mai mic dect unghiul critic c . Fasciculul se refract, unghiul de refracie 2 fiind mai mare dect 1.

3) Fasciculul luminos are un unghi de inciden c (unghi critic), cruia i corespunde un unghi de refracie de 90 de grade. n acest caz fenomenul de refracie este la limita reflexiei.

4) Fasciculul luminos are un unghi de inciden mai mare dect unghiul critic. n acest caz reflexia este total.

n cazul n care lumina ( radiaia infraroie laser) este polarizat, atunci n zona unghiului critic separarea reflexie-refracie este mult mai net.

n funcie de polarizarea prismei pe direcia de propagare a fascicolului luminos, n aa fel nct unghiul de inciden s fie foarte apropiat de unghiul critic, prisma se comport ca separator de fascicul luminos.

Componente ale sistemelor optice Prisma polarizat

La prima trecere prin prism, unda polarizat trece nedeviat, traverseaz apoi un dispozitiv subire (/4) din cristal anizotrop care produce schimbarea planului de polarizare.

Dup reflexie, unda mai parcurge o dat dispozitivul anizotrop, obinndu-se rotirea planului de polarizare cu 90 de grade fa de planul de polarizare iniial. n momentul n care atinge suprafaa reflectorizant a prismei, ea este reflectat total.

Componente ale sistemelor optice Colimatorul

Este un dispozitiv format din dou lentile convergente simple poziionate ca n figura de mai jos.

Efectul colimatorului este acela de a crete diametrul unui fascicul luminos paralel. Folosit invers, efectul este acela de a micora diametrul unui fascicul luminos.

Sistemul optic de citire Radiaia luminoas este generat de o dioda laser. Sursa radiaiei este plasat n

apropierea sistemului optic, aa c, ea este divergent. Fasciculul strbate neafectat prisma polarizat, datorit radiaiei nepolarizate. n continuare fascicolul strbate un colimator care l transform n fascicul paralel, iar apoi fascicolul strbate un strat anizotrop foarte subire (grosime /4) care schimb polarizarea radiaiei, dup care fascicolul strbate lentinala convergent. Lentila asigur focalizarea fasciculului pe suprafaa reflectorizant a discului.

Fasciculul luminos reflectat se ntoarce pe acelai traseu. De la disc ajunge la lentila de convergen, strabate a doua oar cristalul anizotrop, ajungnd astfel polarizat liniar. Prin colimator, fascicolul reflectat este aplicat prismei. Aici, datorit polarizrii i a unghiului de inciden, spotul este reflectat i deviat cu 90 de grade, iar apoi prin intermediul unei lentile cilindrice este proiectat pe fotodetector.

Fotodetectorul este format din 4 celule independente (fotodiode). n unele variante constructive fotodetectorul mai este prevzut cu dou detectoare suplimentare (E i F) care mresc suprafaa sensibil a detectorului, ele fiind folosite strict n vederea creterii sensibilitii detectorului.

Sistemul opticde citire

Sistemul optic de citire

Pe baza informaiei citite, sistemul optic genereaz trei semnale:

- semnalul de radiofrecven (RF), din care care se reface semnalul digital.

- semnalul de eroare de focalizare (FE Focus Error), care constituie semnalul de comand a servosistemelui de compensare a poziiei capului pentru obinerea focalizrii corecte pe disc.

- semnalul de eroare tracking (TE Tracking Error), care constituie semnalul de comand a servosistemului de compensare a poziiei capului de citire fa de axa pistei cu nregistrarea.

Semnalul RF este suma semnalelor detectate de cele 4 (sau 6) elemente detectoare.

Semnalul FE se obine prin compararea celor dou perechi de elemente de pe diagonal:

FE = (A+C) (B+D)

Sistemul optic de citire

Se remarc faptul c dac fasciculul ajunge n zona unei pauze, n condiii normale de citire, reflexia este practic total (100%).

n cazul n care fasciculul ajunge pe o adncitur, reflexia este numai parial (aprox. 30% din energia fasciculului incident). La acest comportament contribuie fenomenul de reflexie difuz. Astfel se detecteaz trecerea de la pauz la pit i invers.

Informaia este nregistrat pe disc n format NRZI, ceea ce nsemn c biii de unu sunt marcai prin tranziii high-low sau low-high, deci prin treceri de la pauz la pit sau invers, prin treceri de la pit la pauz.

Slide 1Slide 2Slide 3Slide 4Slide 5Slide 6Slide 7Slide 8Slide 9Slide 10Slide 11Slide 12Slide 13Slide 14Slide 15Slide 16Slide 17Slide 18Slide 19Slide 20Slide 21Slide 22Slide 23Slide 24Slide 25Slide 26Slide 27Slide 28