CD机与MP3,内容提要与学习要求,数字音响设备是现代音响技术发展的必然产物本章主要介绍数字音响技术的基础知识和典型数字音响设备（CD和MP3播放机）的主要特点、结构组成与工作原理重点介绍激光唱机（CD机）的激光头拾音技术，数字信号的纠错处理与调制处理技术，伺服信号的检测、处理与控制技术等，这些技术都是目前DVD/VCD等激光视盘机的通用技术掌握这些技术，可以使我们更好地理解其他的现代数字音响设备的结构与原理此外，本章对代表当今时尚的MP3播放机的数字音频压缩技术也进行了必要的论述 通过本章的学习，应达到以下要求： （1）了解数字音响设备的数/模转换技术，数字信号的纠错技术，EFM调制技术，音频数字信号的压缩技术； （2）理解CD机和MP3的主要特点和工作原理，重点理解CD机的激光头拾音方法，伺服误差信号的检测方法； （3）掌握CD机和MP3的结构组成，重点掌握CD机的机心结构组成与各部分的功能，电路的组成与各部分电路的主要作用及信号的处理过程； （4）熟悉MP3的操作使用方法8.1 CD机,8.1.1 CD机的特点与光盘结构,1．CD机的特点,（1）光盘的记录密度高、存储容量大2）电声性能指标高，重放的音响效果好。
3）激光非接触读取信息，使光盘永不磨损4）对光盘上的灰尘和划痕，具有较强的抵御能力5）节目的检索速度快，操作功能强6）光盘制作成本低，特别适合于大批量生产8.1 CD机,2．CD机的光盘结构,光盘的直径为12cm，由内向外依次为：光盘中央的中心孔，是在刻录与播放时用来定位光盘，其直径D为15 mm之间；在内孔之外26～36 mm之间为夹持光盘区，用于固定光盘；再往外46～50 mm之间有一导入区；在导入区之外50～116 mm之间为信息区，是用户所需的主要数据信息；在信息区之外116～117 mm之间为导出区；在117～120 mm之间为光盘的边沿区8.1 CD机,8.1.2 CD机的基本组成,1．CD机机芯的基本组成,8.1 CD机,2．CD机电路的基本组成,8.1 CD机,8.1.3 CD信号的记录过程与重放过程,1．CD信号的记录过程,8.1 CD机,2．CD光盘中信号的记录格式,8.1 CD机,3．CD信号的重放过程,重放时，激光头从光盘上读取坑点信号，转变为电信号后输送到电路中，经RF信号处理电路的处理放大后成为RF信号，然后输入到数字信号处理电路中8.1 CD机,8.1.4 CD信号处理技术,1．ADC与DAC转换技术,数字信号D/A变换方式示意图,8.1 CD机,2．EFM调制技术,8.1 CD机,3．误码纠错技术,8.1 CD机,交织法编码与解码,8.1 CD机,8.1.5 激光头拾音技术,1．激光头结构组成,8.1 CD机,2．激光读识信号的原理,（1）根据光的反射现象来读识坑点信号。
8.1 CD机,（2）根据光的干涉现象读识坑点信号8.1 CD机,（3）激光头读识信号的波形8.1 CD机,3．聚焦误差和循迹误差信号的检测方法,（1）聚焦误差信号的检测① 像散法8.1 CD机,② 刀口法8.1 CD机,（2）循迹误差信号的检测① 三光束法8.1 CD机,② 单光束法8.1 CD机,8.1.6 CD机的伺服系统*,1．伺服系统的作用与要求,（1）对伺服系统的要求2）伺服系统的各部分作用8.1 CD机,2．伺服系统的组成与工作过程,（1）聚焦伺服系统8.1 CD机,（2）循迹伺服和进给伺服系统8.1 CD机,（3）主轴伺服系统8.1 CD机,8.1.7 CD机的系统控制与操作显示*,1．系统控制电路的作用和基本组成,8.1 CD机,2．系统控制电路的工作过程,（1）微处理器通过指令时钟（CLK）、指令数据（DATA）传送控制信息 （2）数字伺服的内部状态通过各有关传感器传送给CPU （3）CPU同时接收DSP电路解调出的子码信号（SUB Q）及子码时钟（SQ CK），从而可知读片状态，进行相应的控制或索引 （4）聚焦状态由FOK信号（或F Lock信号），循迹状态由T Lock传送给CPU。
（5）CPU发出激光器发光指令（LD ON）、装片指令（LOAD IN）、出盘指令（LOAD OUT）、静音信号（MUTE），接收入盘开关状态信号（IN SW）、出盘开关状态信号（OUT SW）、激光头内限位开关信号（LIMIT IN SW） （6）CPU随时接收按键及遥控器的各种指令，并对相应的机构发出相应的控制信号 （7）CPU还进行静噪控制以及开关检测8.1 CD机,3．微处理器的操作显示电路,CPU接收操作键矩阵电路和遥控电路来的用户指令，它把接收到的指令进行译码识别，产生指令控制信号去控制有关电路 操作显示电路包括用户指令输入电路和显示电路 用户指令输入电路由两部分构成，一部分是键矩阵电路，另一部分是红外遥控接收电路它的结构、工作原理与彩电等其他遥控家电相似 显示电路由操作显示CPU和多功能显示屏构成显示屏一般采用液晶显示或真空荧光显示，均直接由系统控制电路驱动，可显示系统的各种信息液晶显示本身不发光，故显示屏要由灯泡照明真空荧光显示是一种真空管式的结构，自己能发光，较醒目，清晰8.1 CD机,8.1.8 CD机的数字信号处理（DSP）系统*,1．DSP电路的基本构成,8.1 CD机,2．DSP信号的处理过程,（1）进行14位→8位EFM解调，将14位EFM信号恢复为调制前的8位（1个字节）的数字电路通用的二进制数码。
（2）进行CIRC纠错处理，经去交叉交织运算、检错运算和纠正与插补处理，以保证传送的数据信息与录制时一致 （3）由EFM信号通过锁相环路（PLL）再生位时钟信号BCK（Bit Clock），作为信号处理的基准信号 （4）用选通闸门方式捕捉每帧开始的24位同步字，从而分离出帧同步信号，作为准确分割各类数据的依据 （5）依据帧同步信号的位置，将每一帧（588bit）中的串行数据进行切块处理，从而分离出各种子码信号、左右声道时钟信号（LRCK）以及声音数据（DATA）信号8.2 MP3播放机,8.2.1 MP3机的特点与主要功能,1．MP3的特点,（1）数据压缩率高，存储节目多2）体积小重量轻、无磨损不怕震3）节目源丰富，存录方便，可网上下载8.2 MP3播放机,2．MP3的功能,（1）播放功能MP3具有多种播放选择，如顺序播放、随机播放、单曲循环播放、全部循环播放等 （2）录音功能包括内置/外置话筒录音、MP3/WAV格式的数码录音转换等 （3）USB接口功能MP3机都有USB接口，利用USB接口与电脑连接，可从网上下载MP3音乐或其他格式的音乐；也可以将CD片等各种音乐格式的文件转变为MP3格式的文件传送到MP3机中；并且可利用电脑按个人的意愿进行MP3音乐的编辑、转录、制作等。
8.2 MP3播放机,8.2.3 MP3播放机,1．MP3机概述,（1）MP3机的组成,,8.2 MP3播放机,（2）MP3机的工作过程,8.2 MP3播放机,2．MP3机实例,（1）整机电路组成,8.2 MP3播放机,（2）解码芯片W9986D,目前，大多数MP3采用的解码芯片，是美国SIGMATEL公司的STMP35系列，该系列的解码芯片采用高集成单芯片，外围结构比较简单而处于高端地位的是飞利浦公司的SAA7750、SAA7751等芯片，品质较佳但价格高，并且必须采用其他的控制芯片配合才能使用，所以采用该公司芯片的MP3播放机产品价格也较高品质与之相近的，是韩国TELECHIPS公司的TCC730、TCC731解码芯片，虽然和飞利浦公司的芯片一样需要外围元件的配合，但其成本比飞利浦公司的芯片要低一些8.2 MP3播放机,8.2.4 MP3播放机的功能与技术指标,1．MP3播放机的功能按键,8.2 MP3播放机,（1）播放MP3歌曲,（2）停止和关机,（3）搜索操作与上、下曲,（4）随机播放和重复放送,（5）声场处理和音量控制,（6）录音,（7）删除和锁定,（8）切换存储器,（9）循环放送和暂停,8.2 MP3播放机,2．MP3的技术指标,（1）频率响应,（2）音频格式,（3）最大输出功率,（4）信噪比,（5）传送率,（6）接口类型,（7）存储容量,（8）采样频率,8.2 MP3播放机,3．MP3播放机的选购,（1）存储量与存储方式。
存储量决定MP3播放机能够存储歌曲的数目，目前的闪存容量一般有1GB、2GB和4GB等几种，还有外置式存储器，如移动硬盘等方式通常每首歌曲大约有4MB左右的容量，1GB的FLASH可以存储250首左右的歌曲 （2）功能MP3机除有录制和播放MP3格式声音文件外，还有许多附加功能，如FM收音机、录音功能、簿功能、EQ功能等 （3）连接接口MP3机与电脑连接时应有较好的接口，如USB接口，因为USB接口小巧且传输速度快，是数据传输较理想的外设接口模式 （4）声音质量声音质量的好坏是MP3播放机的最终评判标准，影响放音质量的原因很多，如MP3节目的采集方式与方法、播放方式的选择（EQ方式）、本机的信噪比、末级功放的好坏、耳机的质量等都有很大的关系，所以需要认真选取 （5）供电方式一般有内接电池方式和外部电源供电并带充电方式两种 （6）软件MP3机所提供的软件应能够升级以便将其他格式的文件进行存储和播放8.2 MP3播放机,4．MP3播放机的使用注意事项,（1）禁止在潮湿的环境下使用，因为MP3机内大部分是CMOS电路，输入电阻很高，在潮湿的环境下容易发生漏电而损坏集成电路；开关触点、液晶屏这些部分也容易氧化漏电而造成无法正常工作、屏幕无显示等故障。
（2）选用机内电池时最好选用碱性电池，这样可避免电池漏液而腐蚀电路板，造成整机报废长期不用时最好将电池取出，不使用时要及时关掉电源开关 （3）MP3播放机上的耳机是一个易损件，使用时不要硬拉、扭曲，应抓住耳机插头根部插拔耳机损坏更换时，应选用高质量的耳机，否则将影响听音效果 （4）在MP3播放机与电脑的USB接口上插拔时，应避免MP3机或电脑接口及接口集成电路的损坏。