CD-Player Wissen + Service aus 1992

Auf diesen Seiten wird das damalige Wissen des Autors Rodekurth teilweise erst mal original zitiert und jeweils mit aktuellem Wissen kommentiert. Der Autor hatte 1992 entweder noch nicht alle Informationen erhalten, die teilweise noch Firmengeheimnis waren oder irgendwo ganz tief im Text versteckt waren. Auch die beschriebenen Mustergeräte und Komponenten sind nur ein Bruchteil der damals am Mark befindlichen Produkte. Von den Senkrechtladern ist nichts zu lesen und auch SPDIF war scheinbar unbekannt. Weiterhin konzentriert sich der Autor auf die großen älteren Audio-CD-Player. Aber gerade bei der PC-CD-Technik wurden die größten Innovationen eingeführt, die dyynamische Auswuchtung unrunder CDs zum Beispiel und das beschreiben von CDs. Die einführende Seite finden Sie hier.

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6 Service am CD-Player

Mag doch manchem Service-Techniker die Technik in den CD-Playern ein Greuel sein, denn das Innenleben eines solchen Abspielgerätes gleicht eher einem Computer als einem Plattenspieler.

Zu guter Letzt werden diese Geräte immer mehr miniaturisiert, und durch die fast ausschließlich verwendete digitale Technik scheint die Eingrenzung von Fehlern noch erschwert zu werden.

Allerdings versuchen viele Hersteller, durch Hinweise und Hilfen in den Service-Unterlagen sowie mit Schulungsmaßnahmen dem Service-Techniker hilfreich unter die Arme zu greifen.

An Tips und Tricks soll es in diesem Service-Buch auch nicht fehlen. Wer durch bereits erschienene Bücher von mir mit Fotos und Oszillogrammen verwöhnt wurde, muß hier, weil eine andere Technik bei CD-Playern (Digital-Technik) in der Hauptsache zur Anwendung kommt, umdenken.

Hier werden kompakte Datenpakete übertragen, die je nach Steuerung bzw. Auslesung der Daten entsprechende Aufgaben zu Erfüllen haben. Anhand der Fehlersuchdiagramme (10.4 und folgende) muß man die digitalen Daten anhand von CD-Schaltsignal-Diagrammen und Oszillogrammen (10.4.4) im Prinzip-Blockschaltplan (Abb. 27 und 40) verfolgen bzw. überprüfen.

Eine Erleichterung bieten hier auch die vielen IC-Innenschaltungen mit ihren PIN-Funktions- und Steuerungsdaten (s. Kap. 9.1 u. 14).
Da die Ablauflogik der Systeme unterschiedliche Steuerungs- und Halte-Funktionen hat, sei aus diesem Grund noch einmal unbedingt darauf hingewiesen, die Service-Unterlagen der jeweiligen Hersteller zu Rate zu ziehen.

Diese hier beschriebenen Funktionsabläufe können und sollen keine Service-Unterlagen ersetzen. Diese Hinweise sollen nur allgemein verständlich technische Abläufe erklären und den Service erleichtern.

Beim Auftrennen von Kabelbäumen mit Nylon- oder Leitungshaltern sollte, falls dies beim Zerlegen des Gerätes erforderlich war, unbedingt der alte Zustand wie vor der Wartung (Reparatur) des Gerätes vorgenommen werden (evtl. Verbreitung von Strahlung und Impulsen auf benachbarte Bauelemente und Leitungen).

6.1 Servo-Kontroll-Systeme

Je nach Ausführung der Hersteller besitzen CD-Player bis zu vier verschiedene Servo-Systeme.

6.1.1 Der Discmotor-Servo (CD Antriebsmotor-Servo)

Dieser ist der Antriebsmotor, welcher zur Einhaltung einer konstanten Winkelgeschwindigkeit über einen Servo-Regelkreis die Drehzahl der Disc in Abhänigkeit vom Abtastpunkt regelt, d. h. die Steuerung erfolgt von den WFCK-(Write Frame Clock) und RFCK-(Read Frame Clock) Impulsen.

Der erste DRAM-Zugriff dient der Plattentellerdrehzahlregelung. Bei diesem Zugriff werden 32 Symbole (Blocks) in einen 64-Ramen-Speicherabschnitt geschrieben, der als Haupt-FIFO der Kompensation von Schwankungen in der Eingabedatenreihe dient. Die Ausgabedatenrate hängt nur von der Genauigkeit des Quarztaktes ab.

Eingelesen wird also mit unstabilem Takt, ausgelesen mit hochstabilem Quarztakt, um einen konstanten Datenfluß von 4,3 MBit/s zu gewährleisten. Somit sind jegliche Gleichlauf Schwankungen aus dem Audiosignal eliminiert. Aus der Differenz, Einlesetakt minus Auslesetakt, wird ein impulsbreitenmoduliertes Motorsteuersignal (MC) gewonnen.

Am opendrain Ausgang steht dieses Signal mit einer Taktfrequenz von 88kHz zur Verfügung. Das Pulsbreitenverhältnis (duty factor) variiert von 1,6 % bis 98,4 % in 62 Schritten (steps). Bei Motorstart (Abb. 28) erscheint für 0,25 s ein Pulsbreitenverhältnis von 98,4 %, danach das normal berechnete Signal. Bei einem Motorstop erscheint für 0,2 s ein Pulsbreitenverhältnis von 1,6 %, danach eines von 50 %. Bis der Disc-Motor seine Nenndrehzahl erreicht hat, läßt sich die Zeit in zwei Phasen unterteilen.
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6.1.1.1 Die Hochlaufphase (Start und Anlauf)

Durch die digitale L- und H-Schaltung (siehe Farbfernseh-Bildfeh-lerfibel 4.5) wird der Disc-Motor nach dem Einlegen einer CD zum Start und Anlauf gebracht, bis die CLV (konstante lineare Abtastgeschwindigkeit) erreicht ist, welches man anhand des hier gezeigten Impulsablaufs von CLV sehen kann.

Bei der Start-Phase ist der Impuls auf H-Pegel, im Zeitpunkt des Kick-Impulses (Abb. 28) von ca. 0,4 Sekunden geht das Eingangssignal auf L-Pegel, um dann anschließend für die Hochlauf phase auf H-Pegel zu bleiben. Ist der Hochlaufprozeß beendet, dann beginnt mit L-Pegel der Nenndrehzahlbereich mit seiner Stabilisierungs- oder Haltephase.

6.1.1.2 Stabilisierungs- oder Haltephase

In diesem Zustand werden die EFMI-Daten (Eight to Fourteen Modulations- Impulse) (Anmerkung : Erstaunlich, hier wird erstmalig erklärt, was EFM ist) von der Platte in die Digitale-Logik-Steuer-schaltung eingelesen.

Dieser Vorgang läuft so lange ab, bis die CD-Platte am Ende ist oder dann durch manuelle Eingabe ein Stopp-Signal erfolgt.

Gleichzeitig mit dem Stopp-Signal tritt das Bremsintervall der elektromagnetischen Bremse in Wirkung. Nach dem Stillstand der CD wird automatisch die Bremse wieder gelöst und freigegeben für einen neuen Start.
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6.2 Der Sled-Motor-Servo (Optikschlitten-Nachführung)

Die Aufgabe des Sledmotorservo besteht darin, den gesamten Optikblock grob und behutsam in die Mitte seines Regelbereichs nachzuführen und zwar:

6.2.1 In den normalen Wiedergabebetrieb

wobei Spurfehlerspannung (Tracking) geschieht, (s. Oszillogram-me). Mit zunehmendem Spur- oder Tracking-Fehler steigt der mittlere Gleichspannungspegel an.

Über eine RC-Kombination, welche als Tiefpaß-Verstärker-Filter arbeitet, werden nur die niederfrequenten Anteile der Spurfehlerspannung zur Ansteuerung des Siedmotors im Play-Betrieb verwendet.

Die hochfrequenten Anteile der Regelspannung werden ausgefiltert und dem Servo-Kreis für die Steuerung des Zweiachsenelementes im Ramen des Regelbereichs zugeführt (6.3 Fokus-Servo). Da auch wärend des normalen Abspielens eine Spuruntreue auftreten kann, sei es durch äußere, mechanische Einwirkungen auf das Gerät oder durch Disc-Fehler, ist eine sogenannte Stoßdämpfung (AS, z. B. Fensterkomparator) eingeschaltet.

Ihre Aufgabe ist es, wenn die Spurfehlerspannung einen definierten Spannungspegel im positiven oder negativen Bereich überschreitet, eine Rückmeldung an den Prozessor zu veranlassen, um ihn zur Spurtreue zu zwingen (siehe Datencharakter der Service-Informationen, 9 und folgende).

6.2.2 Oder in die Sprungfunktionen

Bei gezielten Spur-Sprüngen (gezielte Titelanwahl) muß die Anzahl der übersprungenen Spuren gezählt und zur definierten Bremsung des Tracking-Servo ein- bzw. ausgeschaltet werden, so daß er der Bewegungsrichtung des Zweiachselementes entgegenwirkt.

Sichergestellt sein muß auch, daß der Hauptstrahl auf der Informationsspur und nicht nur auf der Spiegelfläche abtastet. Dies ergibt ein HF-Maximum beim Abtasten der Informationsspur und ein HF-Mini-mum bei der Spiegelfläche (siehe Abb. 12 u. 13). Ein Spuren-sprungdetektor leitet aus der Spurfehlerspannung (Abb. 13) einen Rechteckimpuls pro übersprungener Spur ab, diese werden dann einer internen Logik zur Auswertung direkt zugeführt.
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6.3 Fokus-Servo (Schärfentiefe des Zweiachselementes)

Die Kontrolle und Steuerung für die vertikale Bewegung des Zweiachselementes in der Optik übernimmt der Fokusservo. Er garantiert so eine korrekte Fokussierung des Laserstrahls auf der Informationsebene der CD.

Wie aus dem Ablauf Schema zu erkennen, wird nach dem Laden bzw. Starten der Play-Funktion folgender Ablauf der Servofunktio-nen eingeleitet:

6.3.1 Fokussuchkreis

Nach dem Einlegen und Start der CD beginnt sofort die Fokussuche; anhand des maximalen Ausgangspegels der Fotodiodenmatrix (A-D) (Abb. 11) und der minimalen Fokusfehlerspannung wird der optimale Fokussierbereich durch den Fokus-OK-Detektor (siehe 6.3.3) und den Fokus-Null-Durchgangsdetektor (siehe 6.3.4) ermittelt. Verschiedene System-Steuerungsprozessoren lösen sich durch „L-" oder „ H-"Pegel ab. Diese wiederum laden die entsprechenden Kondensatoren im Wechsel um bzw. auf.

Hierdurch wird der Fokussierbereich erkannt, es erfolgen Rückmeldungen durch die Fokus-OK-Schaltung und vom Fokus-Null-Durchgangsdetektor. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, so wird die Suche abgebrochen. Der Disc-Servo (6.1.1) startet den Hochlauf, wobei zur Nachregelung nur noch die Fokusfehlerspannung wirksam ist. Ebenso wird direkt das Zweiachselement (Abb. 8, 10) in der Optik gesteuert.

6.3.2 Fokus-Fehlerspannungsverstärker

Die aus den Detektorenfeldern A-D (Abb. 11, 12) kommenden Ausgangsspannungen, welche über Additions- und Subtraktionsstufen ausgewertet werden, werden entsprechend den Formeln A+B+C+D (HF) und (A+C) - (B+D) (Zweiachselement) den jeweiligen Stufen zur Weiterverarbeitung zugeleitet. Die Verwendung im Fokusservo muß aus A+C+B+D die eigentliche Fokus-Fehlerspannung ermitteln.

Durch Differenzbildung am invertierten und nichtinvertierten Eingang eines Differenzverstärkers entsteht die sogenannte Fokus-Fehlerspannung (A+C)-(B+D), die auch durch eine Vorspannungseinstellung auf max. Amplitude eingestellt werden kann. Die so gewonnene Fokus-Fehlerspannung wird zur Ansteuerung des Zweiachselementes einem entsprechenden regelbaren Treiber zur Verstärkung zugeführt.

Zu erwähnen sei noch, daß während der Fokussuchphase die Fokus-Fehlerspannung durch geeignete Schaltungsmaßnahme (Muting) an Masse gelegt wird und somit nicht in Anwendung kommt.

6.3.3 Fokus-OK-Detektor

Der mittlere Gleichspannungspegel ist die Information für den Fokus-OK-Detektor, der mittels einer RC-Filterkombination aus dem HF-Anteil des Datensignals ausgelesen wird. In einer entsprechenden Differenzverstärker-Schaltung (Komparator) wird der vorgegebene DC-Pegel ermittelt. Entsprechend der OK-Meldung wird dieser an den jeweiligen System-Steuerungs-Prozessor zur Auswertung geleitet, der dann so den Zustand: Fokus „OK" erkennt.

Da es sich hier um den Spannungspegel beim normalen Abspielbetrieb handelt, ist zu wissen, daß eine Funktions-Kontrolle mit dem gleichen Pegel auch in der Stopp-Funktion möglich ist.

6.3.4 Detektor für Null-Durchgang (FZC)

Im Stopp-Modus ist der Null-Durchgangs-Detektor leicht vorgespannt. Während der Fokussuche ermittelt der Detektor den Punkt, in welchem die Fokus-Fehlerspannung durch Null geht.

Dies ist erforderlich, um im richtigen Moment zum Zeitpunkt 0 Volt die Fokus-Fehlerspannung zuzuschalten und somit den Fokus-Servo zur Fehlereinstellung des Fokuspunktes in Betrieb zu nehmen. Kommt das Zweiachselement in den Fokusbereich, so steigt der HF-Pegel und der mittlere Gleichspannungspegel steigt an.

6.4 Tracking-Servo (Spur-Servo)

Selbst die präziseste mechanische Steuerung könnte nicht gewährleisten, daß das nur aus 1,5um Durchmesser bestehende Abtastbündel (Laser) immer exakt die nur 0,5um breiten Pits der bestehenden Spur der CD-Schallplatte abtastet. Um ein geeignetes Fehlersignal zur Spurnachsteuerung zu erhalten, nutzt man die auf der Fotodiodenmatrix entstehenden Beugungsbilder aus (Abb. 12,13). Je nach vergleichsweiser Lage von Brennfleck und Pit unterscheiden sie sich, wobei auch die vier Fotodioden verschieden ausgeleuchtet werden.


Bei exakter Spurlage sind beide Summensignale (A+C) - (B+D) in Phase, andernfalls tritt eine Phasendifferenz auf. Um eine Regelspannung für den Gleichlauf-Servo (Tracking) zu gewinnen, ordnet man neben die Vier-Sektoren-Fotodioden (A-D) noch zwei weitere Fotodioden (E, F) an.
Liegt eine Fehlabtastung vor, so erhält die Diode E mehr Licht als die Diode F. Bei richtiger Spurlage liefern beide die gleichen Ausgangsspannungen .
Die Differenz der Ausgangsspannungen (Abb. 13) läßt einen eindeutigen Hinweis zu, nach welcher Richtung die Lasereinheit zu verschieben ist, um exakt die Mitte der Informationsspur zu treffen.

6.4.1 Spurfehlerverstärker

Die von den Nebenlicht-Fotodioden E u. F gelieferte Ausgangsspannung reicht nicht zur Regelung und deshalb muß sie verstärkt, invertiert und Impedanz-gewandelt werden. Eine entsprechende Symmetrie der Spannungen E u. F (Tracking Balance) (8.2.5) in der Fehlerverstärker-Schaltung muß eingestellt werden. Ebenso greift hier eine DC-Offseteinstellung (8.2.4) korrigierend in die Schaltung ein.

6.4.2 Spiegel-Detektor

Wie der Name schon sagt, hat der Spiegeldetektor die Aufgabe zu ermitteln, ob sich der Hauptstrahl auf der Informationsspur oder zwischen den Spuren, also auf der sogenannten Spiegelfläche befindet, welches durch einen entsprechenden Kennimpuls angezeigt wird.

Dies ist erforderlich, da die Tracking-Fehlerspannung bei Hauptspurabtastung (HF-max.) und bei Spiegelabtastung (HF-min.) null Volt beträgt. Das Kennimpuls-Rechtecksignal weist bei hohem HF-Pegel „H" und bei geringem HF-Pegel „L" auf.
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6.4.3 Spursprung-Detektor

Von besonderer Wichtigkeit ist diese Kennung der Spiegelabtastung beim Spurensprung bzw. bei der Bremsung des Zweiachselementes. Das Auszählen der übersprungenen Spuren wird im Spursprung-Detektor realisiert. Dieser leitet aus der während des Sprunges entsprechenden Tracking-Fehlerspannung ein Rechteckimpuls unterschiedlicher Impulsbreite ab.

Die Anzahl der Spurensprünge wird durch Zählen der Ausgangsimpulse im Prozessor entsprechend ausgewertet, die dann wiederum das Zweiachselement (bis zu 20 Spuren) und den Sled-Motor (100 Spuren) steuern.

In einem großen Sprungzeitraum (100er) ist je Sprunggröße dann allerdings der Tracking-Servo außer Betrieb.

6.4.4 Bremskreis

Soll ein gezielter Sprung über 10, 20, 100 Spuren durchgeführt werden, so muß die Bewegung des Zweiachselementes gezielt gesteuert werden, d. h. der Sprung muß eingeleitet, die Spuren gezählt und das Zweiachselement sowie der Tracking-Servo zum richtigen Zeitpunkt zur Bremsung Ein bzw. Aus über den Prozessor geschaltet werden.

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