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1、第5章 VCD视盘机的原理与实训,5.1 VCD视盘机组成及信号处理,VCD机电路是在CD的基础上加上解码部分构成的，就是CD唱机外加一块MPEG1解码板构成。目前，2.0版本的VCD视盘机，才真正把音频和视频部分的控制作为一个完整的系统来进行设计，从而通过多层菜单选择实现PBC(播放控制功能)和静像功能。,5.1.1 VCD视盘机组成,VCD视盘机在电路组成有两大部分：VCD机芯和特有电路。 1VCD机芯 VCD机芯也是由机械部分和电路部分构成。 2特有电路它由音视频解压缩电路及其附属电路(DRAM和ROM)、视频DAC、视频编码电路、字符产生电路、视频放大输出电路、活动图像微处理器(FMV
2、)、卡拉OK处理电路(原声替换与原声消除电路、变调处理电路)等组成。,VCD机整机组成框图,5.1.2 VCD视盘机的信号处理过程,1VCD视盘机的机芯部分的信号流程 用户输入指令后，CPU系统控制根据所检测到的托盘所在的状态，到位后首先激光二极管导通并发出聚焦搜索信号；激光拾音器(激光头)发出激光，并接收由VCD唱片反射回来的光信号，通过光电转换器，将光信号转化为电信号输出；送RF处理电路进行高频放大，由芯片内部进行误差处理，输出聚焦误差信号去控制聚焦线圈，保证激光头的物镜与碟面的距离时时合适，输出的循迹误差信号去控制循迹线圈；保证激光束准确照射在信息轨迹的中心位置；在系统控制下，根据循迹量
3、的大小以决定是否启动进给伺服系统，进给伺服的结果由进给电机带动激光头做径向移动；射频信号RF放大后被送到的数字信号处理电路，进行数字信号处理。,2VCD视盘机的解码电路信号流程,VCD的数字信号处理后的信号不是直接进行D/A转换，而是先送到音频视频解压缩电路。在DSP过程中，RF信号经数据切块后形成的EFM信号，利用数字锁相环电路恢复产生位时钟信号和左右声道分离时钟信号；并根据所设置的窗口电路将各帧的同步信号分离出来，将检测到的帧同步信号送入比较电路，,根据比较结果产生主轴伺服驱动信号，从而实现对主轴电机的恒线速控制(CLV)；在位时钟的作用下，将帧组成中的耦合字去除；利用各帧中的纠错码实现对
4、传输中出现的错误数据进行纠错，之后将纠错码去除；最后，将数据送入EFM解调电路，将各个14位的数据了恢复为8位字节的信息数据。经DSP处理后产生的几个主要信号：位时钟BCK、左右声道时钟LRCK、声图数据DATA及误码标志信号C2P0等，送入MPEG-1音频视频解压缩电路进行解压缩处理。,5.1.3 VCD视盘机的输出方式,VCD视盘机的输出方式有三种： 1.AV输出端子 2. RF输出端子 3. S端子输出,5.2 VCD视盘机的播放功能,根据VCD视盘机的数据编码标准，它具有CD机的全部播放功能，还有一些特殊播放功能如下： 1.慢动作播放。这种播放方式是VCD视盘机在重放VCD唱片时，对盘
5、片中的视频数据重复传送的一种特殊播放功能。 2搜索播放。当系统收到用户指令“搜索”后，激光头不断地读取数据，实现自动“搜索”。 3. 高清晰静止画面。2.0版本的VCD都具有高清晰静止画面的功能。当播放的盘片具有高清晰画面的内容时，VCD像素的量值会自动增加1倍，以达到高清晰画画显示的要求。,4. 一屏九画显示功能。用不同的频率倍数读取行和场的信息，通过改变系统控制可实现如一屏九画的播放功能。 5. 摘要功能。只有多盘机才具有的一种特殊播放功能，它可以实现多个盘片的首段内容的轮换显示，能够让用户明了每张盘片的大致内容，以便选择播放其中一张盘片的信息。 6. 浏览功能。这种播放功能的特点是能将盘
6、片中各个曲目的首段内容(前10s)顺序地流览遍。以便有目的地选择插放。,5.3 VCD机整机电路实例分析,1电路组成 三星DVC-650S VCD机整机电路由电源电路、伺服电路、系统控制电路、VCD解压缩电路及其附属电路、机芯等组成。 2. 应用的主要芯片及特点 RF处理及误差处理电路是KA9220(WIC 01)、 数字信号处理电路DSP是CXD2500BQ(WIC 02)、 电机驱动(伺服驱动)电路是KA9258(WIC 03)、,音视频解压缩电路是CL480(VICl00)、4MbitDR是KM416C256(VIC 108)、64kbitEPROM是27C256(VIC 1)、附加DR
7、AM是KM44C256C(VIC 106)、视频DAC是KDA0408(VIC 101)、视频编码电路是MCl3077(MICl)、视频输出及字符产生电路是KS5514(VIC 2)、原声替换及消除电路是BA3837(KIC O)、变调处理电路是M65840SP(KIC 03)、音频DAC是PCMl710(VICl05)等。,5.3.2 三星DVC-650SVCD整机电路信号处理过程,1RF信号处理与数字信号处理 三星DVC-650SVCD视盘机激光头有六只光电检测二极管。其中二极管A、B电流信号的和为PD1(A+C)，二极管B、D电流信号的和为PD2(B+D)，二极管E、F的电信号形成循迹误
8、差信号。激光头检测到的电信号，通过插头WCW3送到RF信号处理电路WIC 01(KA9220)的75脚PO1和74脚 PO2，在芯片内部对输入的信号进行IU变换并放大，放大后的两路电压信号送入求和放大器，,将PD1和PD2的电信号相加，从WIC 01的66脚输出。该RF信号在返回到WIC 01的65脚，经内部的EFM比较器处理成二进制数据后，从WlC01的38脚输出EFM信号，该信号输入到数字信号处理电路WIC 02(CXD2500BQ)的24脚。在主控微处理器FICI的控制和作用下，利用WIC 02内部的数字锁相环PLL电路，,首先取出各帧数据中的帧同步信号，去控制主轴电机的CLV伺服；然后
9、在EFM解码器中将每字节14位的数字信号还原为每字节8位的数字信号，并经误码校正、插补等电路的处理对所解码的数据进行纠错，直至将数据处理成16位的数字信号DATA；最后将解码后的数据从WIC 02的34脚输出，送到音视频解压缩电路CL480的105脚进行解压缩处理。根据VCD的工作原理，串行位时钟信号BCK从WlC02的35脚输出，左右声道时钟从WIC 02的32脚输出，误码标志信号C2PO从WIC 02的44脚输出。这些信号经插座WCW4送入VCD板，在CL480中做进一步的处理。,RF处理和数字信号处理电路图,2VCD解压缩电路信号处理,该板主要实现MPEG-1音视频解压缩、图像和伴音的D
10、/A转换、音频的变调、原声消除和原声替换等功能。 CL480使用内部的个协处理器和一个控制协处理器的可编程的RISC微处理器进行音频和视频的解码。微处理器所需的微指令存储在ROM中，而处理过程中所需的空间由动态存储器来提供。,解压缩电路的方框图,3. 视频信号处理,数字信号处理器WIC 01(CXD2500BQ)处理后的数据信号从WIC02的32脚、34脚、35脚输出，经插座VCWI输入VCD解码电路。其中LRCK(左右声道时钟)、DATA(数据)、BCK(位时钟)信号送至CL480的104脚、105脚、106脚。,如果重放的是CD唱片，则这数据信号在CL480内部不做任何处理，相当于短路，从
11、CL480的107脚、108脚、109脚输出；如果重放的是VCD唱片，则在VICl00内经解压处理，解压处理后的音频有关信号从CL480的107脚、108脚、109脚输出。,CL480解压缩后的数字图像信号从CL480的66脚至94脚(VD0至VD23)输出，这24个视频数据被输入到三通道的D/A转换芯片KDA0408进行数模转换。其8位的R数字信号输入KDA0408的14脚至21脚，8位的G数字信号输入KDA0408的22脚至30脚，8位的B数字信号输入KDA0408的31脚39脚，在KDA0408的内部经TTL缓冲器、译码器、锁存器和D/A转换器后，产生的R模拟信号从KDA0408的5脚输
12、出，G模拟信号从KDA0408的7脚输出，B模拟信号从KDA0408的9脚输出，并将它们送到RG，B编码电路MIC1的12脚、13脚、14脚,视频信号处理电路图,4. 音频信号处理电路,从CL480的109脚、107脚、108脚输出的LRCK，BCK，DATA信号输入音频数模转换电路VICl05，经VIC 105处理后，将数字音频信号转化为模拟信号，并将其分离成左右声道信号，分别从VICl05的13脚、16脚输出。在PCM1710中要对解码后的音频信号进行数字滤波处理。,音频处理电路方框图,在视频视盘机中，对左、右声道的音频信号的处理电路是相同的，下面以左声道为例来说明声音信号的处理过程。从V
13、ICl05的16脚输出的左声道信号经运算放大器VIC9(NJU4560)放大后，输入VIC 15(LDVCD音频信号选择开关)的2脚，经选择后从15脚分两路输出。一路音频信号送至KIC02(NJU4053)的5脚作为标准放音时的音频信号；,另一路音频信号送至消声电路KIC01(BA3837)的6脚，在活动图像微处理器的控制下对音频信号进行处理，处理后从KIC01的3脚输出，该声音信号又被送至变调处理电路KIC03(M65840SP)，变调电路的任务受到活动图像微处理器的44脚、45脚、46脚控制，这些控制信号的不同，对声音信号的变调等级也是不同的，在芯片内部根据所接收的控制指令，产生不同频率的
14、谐波频率，芯片所产生的不同频率的谐波信号再与基波信号相混合，从而实现对音频信号的变调处理。,在音频信号输出端接有VQ6，KQ5，VQ2，VQ3，vQ4三极管。这5个三极管在电路中起静音作用，当FMV微处理器VICl2的18脚输出高电平信号时，KQ4，KQ5导通，当它们处于导通时，放大后的音频信号将被旁路到地，以达到静音的目的。,5. 原声消除原声替换电路和键控变调电路,（1）原声消除原理。当按下操作面板或遥控器上的“消声”(VOICE CANCEL)键时，FMV微处理器VIC 102控制消声电路KIC01的A，B，C端为高电平，进行消声，控制状态及控制结果如表5.2所示。按一次该键，为标准盘消
15、声方式，当按住该键保持3s以上时，为多音轨盘消声方式。,（2）原声替换原理。原声替换是指用卡拉OK演唱者的歌声替换卡拉OK盘片上的歌声。其原理是传声器音频检测电路检测到演唱者的歌声后，输出高电平去控制FMV微处理器VIC102，由VICl02将盘片上的声音信号消除掉，同时将话筒送来的声音信号输入，从而完成盘片声音和话筒声音的切换。,传声器音频检测电路,插座VCW5的5脚输入的传声器音频信号首先经KIC1放大，VD1，VD2检波整流，再由电容KCE1滤波后变成直流电压，该电压送到三极管VT1的基极，当音频信号的幅度大于39V时，VT1导通，接着使VT2也导通，从VT2的发射极输出高电平到FMV微
16、处珲器VIC 102的29脚，VIC 102便控制KIC 01的A，B，C端子为O，0，1或0，1，0(见表5.2)，原声便被消除，同时输出传声器音频信号。,传声器音频检测电路,（3）键控变调原理,音频信号从KIC01(BA3837)的3脚和13脚输出的音频信号输出到变调处理电路KIC03(M65840SP)进行变调处理。系统控制微处理器FIC1通过键扫描输入数据后，由活动图像微处理器的44脚、46脚、45脚送到KIC 03的7脚、8脚、9脚进行变调控制。根据44脚变调控制数据的不同，在变调处理电路M65840SP中所产生的谐音信号的频率也是不同的，于是基音信号与谐音信号叠加后的音频信号的频率就会有较大的差异最后KIC 02选择后输出的音频信号与唱片中的标准音相比就有音调上的变化，从而实现了对声音的变调处理。,6话筒放大及数字回响电路,三星DVC-650S VCD机有两路话筒输入，分别从PJKI和PJK2将声电转换后的电信号输入到集成放大器PIC1(4558S)，然后两路信号合为一路送PIC2(12)放大。从PIC2输出的声
