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1、VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术第第6章章 典型典型DVD机电路分析机电路分析内容提要内容提要本章以步步高AB915D型DVD机为典型实例，介绍了普及型DVD机的电路构成、性能特点和工作原理，对步步高AB915D型DVD机的结构、信号的流程、主要集成电路的功能进行了较详细的分析。在实例分析过程中，着重介绍了步步高AB915D型DVD机中集成电路整体功能、系统控制电路RF信号处理与数字伺服电路、数据处理与MPEG-2解压缩技术、音频解码和音频输出电路、电源供电电路等部分内容；同时，对各集成电路中数据信息的传递与控制流程进行了系统的分析，为后面学习DVD机故障的判断、检测和维修
2、打下了基础。VCD/DVD机技术机技术 步步高电子集团公司采用松下第五代伺服控制ESS公司第四代解码技术方案，配用松下DU5型 单镜头双束激光头、直流主轴电机 、进给/加载共用一只直流电机、倾斜加载方式的DVD超强纠错机芯，不仅是超薄时尚，而且功能超强，按 DVD标准设计生产出具有多种编码方式的复台视频/S视频和 YCbCr）视频输出和具有5.1声道音频输出的 DVD视盘机。采用同一方案的还有万利达、先科、宏图等品牌 DVD视盘机。VCD/DVD机技术机技术6.1 整机电路整机电路6.1.1 整机电路的外形结构与组成整机电路的外形结构与组成（1）步步高AB915D型DVD影碟机的外形结构 该D
3、VD视盘机的外形结构，如图所示。其内部采用模块化结构，配用的松下DU5型DVD机芯居中，装有解码与音频信号处理电路的解码板安装在右边，整合了卡拉OK电路与开关电源电路的组件板安装在左边。VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术 该DVD视盘机选用ESS公司生产的第四代DVD解码芯片ES4428）为核心，其前端采用松下数字信号数字伺服控制电路，后端配用一只美国Crystal半导体公司生产的视频编码器CS4955C0和6通道音频DAC芯片CS4360KZEP，并采用双CPU控制系统的电路程式构成的DVD视盘机。其组成电路框图，如图 所示。6.1 整机电路整机电路（2）步步高AB915D
4、型DVD影碟机的组成VCD/DVD机技术机技术ES公司ES4428松下MN103S26EGA美国CrystalCS4955C0美国CrystalCS4955C0VCD/DVD机技术机技术6.1 整机电路整机电路6.1.2 步步高步步高AB915D型型DVD影碟机的芯片配置与主要功能影碟机的芯片配置与主要功能（1）芯片配置与主要功能该DVD影碟机配置的芯片及在路编号与功能，如表6-1所列。各芯片分装在伺服板、主板、面板、卡拉OK板/电源组件板上，各电路板之间采用连接器方式相互连接。VCD/DVD机技术机技术6.1 整机电路整机电路VCD/DVD机技术机技术6.1 整机电路整机电路（2）解码板布局
5、 该DVD视盘机将配置的芯片按整台型设计出编号为2915D2的解码板。其配置的数字信号数字伺服控制电路、解码系统、视频编码器、音频DAC音频放大、复位与27MHZ晶体振荡器等芯片及有关相连的连接器的分布，如图所示。VCD/DVD机技术机技术 该DVD视盘机的系统控制是以嵌入在U201 （ES4428）内32位RISC微控器为核心，并与机芯控制微控器U302 （MN102H60）构成双CPU电路程式的系统控制的主体电路。通过总线与程序存储器U208数据存储器U204、用户参数设置存储器U202和各受控集成电路内的接口电路相连构成的系统控制电路，是该DVD视盘机的控制中心，如图所示。6.2 系统控
6、制电路系统控制电路6.2.1系统控制的组成系统控制的组成VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术 嵌入在U201内的32位RISC微控器，采用内部总线与芯片内的解码电路和各接口相连。其主要数据，通过该芯片的DCI接口、主接口、处理器接口、存储器接口和辅助接口与外部各受控（数字信号数字伺服、各种存储器、操作显示电路、视频编码器、音频DAC，以及机芯控制微控器、RF信号处理等）电路进行通信，采用片选中断、读写等操作实施程序控制，完成系统的初始化和检查、安全处理、通信协议处理和PSI（程序特殊信息）表管理，以及传输码流的输入输出和流向控制。播放控制微处理器负责完成对光盘的装卸载、进给启动
7、和零轨控制，激光二极管的初始发射、聚焦搜索、循迹和主轴的初始控制等，以实施读盘控制而完成各种播放功能。VCD/DVD机技术机技术6.2.2 系统控制的必备电路系统控制的必备电路1.主板供电系统VCD/DVD机技术机技术6.2 系统控制电路系统控制电路2.复位系统VCD/DVD机技术机技术(1) 复位电路：接通电源数十毫秒后，便从U210的脚输出一个复位脉仲信号RST，送复位系统各芯片复位端进行复位操作。（2）复位系统电路VCD/DVD机技术机技术 该DVD视盘机采用多晶振时钟电路，经芯片内数字PLL电路产生功能电路所需的各种时钟信号，并通过时钟线与各功能电路芯片的时钟端相连构成时钟系统电路，如
8、图所示。6.2 系统控制电路系统控制电路3.时钟系统 1）伺服、解调与播放控制用的各种时钟电路：伺服、解调与播放控制用的各种时钟电路，其振荡电路中的晶体X301选用16.9MHz晶体， 2）系统CPU、MPEG解码、视频编码与音频DAC变换的合成时钟电路：该和成时钟电路，其振荡电路中的晶体X201选用27MHZ晶体VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术4.数据通信电路VCD/DVD机技术机技术1）系统与播放通信电路：一则接收（本机或遥控）操作信息，二则发送需要显示的数据，以便进行系统与播放控制。2）存储通信电路：与外部存储器U202、U204和U208相连构成存储通信电路。嵌入式
9、微控器千用片选中断、读写等操作，用播放过程中来往于各功能电路芯片之间的各类信息数据或控制指令数据，运行其软件，在存储器中进行各种运算与数据交换。3）程序读取通信电路：嵌入式微控器通过该电路与D008通信，以便在开机复位后，从U208中读取初始化程序完成对该机的初始化操作；在播放过程中，读取运行程序进行各种运算，完成各项播放功能。4）数据存储与用户参数设置通信电路：播放过程中，嵌入式微控器便直接从DRAM（U204）中快速读取其执行程序，进行解复用和解码的各种高速运算，并将该机中各功能电路处理的各类信息数据与控制指令数据进行缓冲存储，以备各功能电路处理用。 用户参数设置存储器U202，装有步步高
10、DVD”开机画面信息、视频编码制式及其他电路工作模式等设置参数。VCD/DVD机技术机技术6.2 系统控制电路系统控制电路程序读取通信电路VCD/DVD机技术机技术数据存储通信电路VCD/DVD机技术机技术6.2 系统控制电路系统控制电路6.2.3 操作显示电路操作显示电路步步高AB915D型DVD机有本机键控操作与遥控操作两种方式VCD/DVD机技术机技术 该机分为本机键控操作与遥控操作两种，本机键控操作电路可将操作本机按钮的操作信息，分别从U701的12-14脚输入，经键位识别电路处理成串行操作指令数据，从脚输出，再经连接器XS201的脚输入U201的165脚。由U201内的微控器输出各种
11、控制信号，控制各种受控电路进入相应的工作状态。 红外遥控操作信号，经连接器XS201的脚输入U201的159脚，由U201与U302内的微控器输出各种控制信号，实施各种遥控操作。VCD/DVD机技术机技术6.2 系统控制电路系统控制电路6.2.4加载电机控制电路加载电机控制电路步步高AB915D型DVD影碟机的加载电机控制电路VCD/DVD机技术机技术6.2.5 读盘控制碟片识别电路读盘控制碟片识别电路步步高AB915D型DVD播放机的读盘控制碟片识别电路VCD/DVD机技术机技术6.2 系统控制电路系统控制电路（1）零轨控制装载碟片结束后，机芯微控器U302令其TRYDRVSEL（托盘进给选
12、择）端60脚输出低电平，送入伺服驱动电路IC2501的28脚，控制内部开关K接入（TR IN）进给输入状态，并控制U301内伺服DSP将零轨控制指令处理成进给控制（RTVS）信号从67脚输出。接着经R311与C304滤波后，再经连接器XS301的20脚送入伺服驱动电路IC2501的26脚，再经电平变换与驱动放大后，其零轨进给驱动电压分别从15，16脚输出，提供给进给电机，使进给电机正转驱动激光头组件移至零轨处，碰压限位开关SW2501闭合。此信息（TRV SW）从69脚送入U302处理成执行/制动而步入读盘操作指令。因该机采用的是单镜双光束的松下DU-5型DVD机芯，因此，机芯微控器通过U30
13、1串行接口53，54，55脚控制IC5201执行，先启动650激光器发射红色激光识读DVD光盘，后启动780激光器发射红外激光识读VCD光盘程序的激光初始发射指令。而IC5201内APC电路启动，先从3脚输出（LD DVD）低电平（3.6V），5脚输出（LD CD）高电平，驱动管Q5211导通，Q5215截止。VCD/DVD机技术机技术6.2 系统控制电路系统控制电路然后由U301内伺服DSP从脚输出聚焦搜索信号送入伺服驱动电路IC2501的3脚，经电平变换与驱动放大后，其聚焦搜索驱动电压分别从11，12脚输出，提供给聚焦线圈，控制物镜将650激光聚焦进行搜索访问识读光盘，成功后接通循迹伺服自
14、动进入DVD碟片识别状态；聚焦失败后，3脚变成高电平，5脚变成低电平（3.6V），驱动管Q5211截止，Q5215导通。于是红外激光器被点亮发射780激光，由物镜聚焦搜索对夹持的非DVD光盘进行识读。在识读过程中，对其主轴实施（先以识读DVD光盘的线速度旋转，并非DVD光盘时，才转入识读SVCD或VCD光盘的线速度旋转）与激光初始发射同步控制。在IC5201内APC电路启动的同时，其激光功率监测信号PD从IC5201的4脚输入APC电路进行激光功率自动调整。VCD/DVD机技术机技术6.2 系统控制电路系统控制电路（2）碟片识别电路该DVD播放机的碟片识别电路，见图6-13.进行读盘时，激光头
15、将夹持光盘TOC区域内的类别特征标记符识读出来，经IC5201内RF信号处理与在U301内EFM解调，分类处理，并将数据帧与子码信息分离。其子码信息中包含光盘记录格式，光盘扇区位置和曲目番号及播放时间等，经机芯微控器U302译码识别出夹持光盘的类别，并处理成数据通过数据通信电路送入操作显示驱动电路U701处理成字符驱动脉冲，提供给VFD1，显示其碟片类别，曲目番号及播放时间，还将这些信息数据送U301内伺服DSP作为伺服控制的依据。VCD/DVD机技术机技术6.3 RF信号处理与数字伺服电路信号处理与数字伺服电路6.3.1 RF信号处理电路信号处理电路（1）RF信号处理电路的组成（2）RF信号
16、处理电路的工作流程IC5201是RF信号处理的主体电路。VCD/DVD机技术机技术6.3 RF信号处理与数字伺服电路信号处理与数字伺服电路6.3.2数字伺服电路数字伺服电路1.数字伺服电路组成步步高AB915D型DVD影碟机的数字伺服处理电路，主要由误差检测电路IC5201，数字伺服（DSP）控制电路U301，伺服驱动电路IC2501及机芯中各执行部件等构成一个闭环的自动控制系统VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术6.3 RF信号处理与数字伺服电路信号处理与数字伺服电路2.数字伺服处理的工作原理（1）聚焦伺服控制过程（2）循迹与进给伺服控制电路（3）主轴伺服控制过程VCD/DV
17、D机技术机技术6.4 数据处理和数据处理和MPEG-2解压缩电路解压缩电路6.4.1 解码系统的组成解码系统的组成VCD/DVD机技术机技术6.4 数据处理和数据处理和MPEG-2解压缩电路解压缩电路6.4.2公共码流处理公共码流处理数字信号处理电路U301将视频数据码流从 、脚输出，送解码系统U201的122-128和131脚内的DCI接口。在送往解码器之前，先要经过系统解复用单元对公共码流进行防拷贝技术解忧与解码处理，把各扇区的软件内容回复其本来的顺序，才能在其软件中插入解忧程序，去除CSS(Content Scrambling System)忧码，形成标准的TS(Transport St
18、ream)传输流。再由32位RISC(reduced instruction set computer)嵌入式微控器操作DRAM接口的控制线，将该码流传输流经16位数据端的7782、8590、9396脚，12位地址端的5358、6166脚存入存储器U204分配的区域。VCD/DVD机技术机技术6.4 数据处理和数据处理和MPEG-2解压缩电路解压缩电路6.4.3视频解码与视频编译码输出电路视频解码与视频编译码输出电路（1）视频解码嵌入在U201芯片内的微控器，在获得播放碟片类别信息之后，能依据其压缩格式，在解码过程中读取其视频和音频PES（Packetised Elementary Strea
19、ms）头缓冲器中的系统头数据进行缓冲读写、片选中断与存储区域分配等操作，控制视频解码器对播放的VCD碟片进行MPEG1视频解压运算，而对播放DVD碟片进行MPEG2视频解压运算。VCD/DVD机技术机技术6.4 数据处理和数据处理和MPEG-2解压缩电路解压缩电路（2）视频编码器与视频输出电路步步高AB915D型DVD影碟机的视频编码器电路U206选用CS4955集成电路，前端与解码器相连，后端与视频输出放大器Q213Q217、Q220相接，见图6-16。可提供多种编码方式的视频信号（复合视频信号、S-V、YCbCr等）输出。VCD/DVD机技术机技术6.4 数据处理和数据处理和MPEG-2解
20、压缩电路解压缩电路6.4.4音频解码及音频输出电路音频解码及音频输出电路步步高AB915D型DVD影碟机的音频解码及音频输出电路，主要由解码器U201、6通道音频DAC U207、音频放大器U219U221等组成VCD/DVD机技术机技术6.4 数据处理和数据处理和MPEG-2解压缩电路解压缩电路（1）音频解码U201内置有音频解码器、SPDIF格式编码器等功能电路，支持MPEG和AC-3、DTS解码。解码程序运行时，嵌入式微控器能依据其压缩格式，控制音频解码器对播放的CD碟片不做任何处理，对播放的VCD碟片进行MPEG1音频解压运算，而对播放DVD碟片进行MPEG2音频解压运算，对播放具有A
21、C-3方式编码的碟片，在专用指令程序控制下进行AC-3解码，分离出音频数据与杜比环绕声数据，对播放具有DTS方式编码的碟片，运行专用的解码程序进行DTS解码，分离出音频数据与环绕声数据。VCD/DVD机技术机技术6.4 数据处理和数据处理和MPEG-2解压缩电路解压缩电路2）数字音频输出U201内置的IEC958发生器，可将音频位流进行SPDIF（数字音频）格式化，然后按数字音频传输格式进行帧编码。其数字音频（SPDIF）信号从41脚输出，并经U205驱动放大后，分别从8、10脚输出，再经R256、R257、R2103、C252等滤波后送JK201或JK204插座的光纤或同轴光缆方式传输给各种
22、数码音频设备。VCD/DVD机技术机技术6.4 数据处理和数据处理和MPEG-2解压缩电路解压缩电路（3）音频信号处理工作过程U201内置的音频处理单元，将重放解码后的立体声数据，处理成双声道的音频串行数据（TSDO）从U201的33脚输出，送入U207的2脚。其音频串行数据在其内部经数字滤波、调制，DAC变换被还原成立体声音频信号，从26脚输出R声道音频模拟信号，从27脚输出L声道音频模拟信号，再经低通滤波后，分别送入低放U219的6,2脚，其放大后的R声道音频模拟信号，从7脚输出，放大后的L声道模拟音频信号，从1脚输出，再由插座JK012供外部设备接驳。VCD/DVD机技术机技术6.5 电
23、源供电电路电源供电电路6.5.1 开关稳压电源开关稳压电源KA5L038R单芯片单芯片1. KA5L0380R单芯片简介KA5L0380R是FAIRCHILD半导体公司按中等功率设计生产的专用于离线式SMPS（Switch Mode Power Supply）外形最小的新型开关稳压电源单芯片。VCD/DVD机技术机技术6.5 电源供电电路电源供电电路KA5L0380R各引脚功能 VCD/DVD机技术机技术6.5 电源供电电路电源供电电路2. 内部功能电路（1）供电与5V稳压及偏置电路（2）时钟电路（3）电流源钳位取样选通电路VCD/DVD机技术机技术6.5 电源供电电路电源供电电路6.5.2
24、NE0208型开关电源组件型开关电源组件1. NE0280型开关电源组件简介步步高系列DVD影碟开关电源组件，将配置的新型单芯片KA5L0380R（U501）和误差取样电路，LM431(U503)、光耦合器NEC2501(U502)、输入电路（L501/L502/BC501BC505/F501等）、整流滤波电路（D501D504/C502等）、脉冲变压器T501、输出电路等器件，按组件设计出编号为NE0208开关电源组件板（该组件还装有MIC电路），如图6-19所示。采用连接器CN501CN503,分别输出+5V，SA+5V、+9V,-9V、-21V、F+、F-等多组电压，供整机使用。VCD/
25、DVD机技术机技术6.5 电源供电电路电源供电电路2. 开关稳压电源电路以KA5L0380R为核心的步步高AB915D型DVD影碟机的开关电源原理电路图如图VCD/DVD机技术机技术（1）输入电路与整流电路（2）电源启动（3）稳压过程（4）保护电路（5）直流电压输出电路VCD/DVD机技术机技术6.6 主要集成电路内部框图与维修数据主要集成电路内部框图与维修数据6.6.1 数字信号数字信号/数字伺服处理集成块（数字伺服处理集成块（MN103S26E）MN103S26E是松下公司转为DU-5机芯配套产生的第五代数字信号/数字伺服处理集成电路。VCD/DVD机技术机技术6.6 主要集成电路内部框图
26、与维修数据主要集成电路内部框图与维修数据6.6.2 解码、嵌入式微控器（解码、嵌入式微控器（ES4428）ES4428是 美国ESS公司专为DVD影碟机开发生产的第四代DVD单片式解码芯片。内置有ES公司独家的PMP（多种方式可编程处理）核包含有音视频、系统和引导层解码的哈夫曼解码运算功能块，在软件支持下，可对MPEG1和MPEG2音视频解码。VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术6.6 主要集成电路内部框图与维修数据主要集成电路内部框图与维修数据6.6.3 RF信号处理电路信号处理电路（AN8708）AN8708是松下公司专为薄型DU-5型DVD机芯配套开发生产的新型RF信号处
27、理集成电路。VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术6.6 主要集成电路内部框图与维修数据主要集成电路内部框图与维修数据6.6.4 伺服驱动电路（伺服驱动电路（BA5833 FM-E2）BA5833 FM-E2是一块4通道伺服驱动集成电路，专用于DU-5型DVD机芯。其中通道1用于聚焦驱动，通道2用于循迹驱动，通道3用于主轴电机驱动，通道4用于进给电机驱动，通过移动齿轮既可驱动托盘进/出与光盘装卸载，也可驱动进给机构驱动激光头往复移动。VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技术机技术VCD/DVD机技
28、术机技术VCD/DVD机技术机技术6.6 主要集成电路内部框图与维修数据主要集成电路内部框图与维修数据6.6.3 开关电源维修数据开关电源维修数据单芯片KA5L0380R在各机型中的维修数据机型引脚步步高AB907型DVD播放机步步高AB915D型DVD播放机在路电阻（k）在路电压（V）在路电阻（k）在路电压（V）正测负测正测负测正测负测正测负测10000000024.72852804.450029628334.690019.119.54.130019.620.146.70.840.956.10.80.9VCD/DVD机技术机技术6.6 主要集成电路内部框图与维修数据主要集成电路内部框图与维修数据光耦合器PC817/NEC2501在各机型中的维修数据VCD/DVD机技术机技术6.6 主要集成电路内部框图与维修数据主要集成电路内部框图与维修数据取样比较器KA431/LM431在各机型中的维修数据
