8.3.Система автоматического регулирования скорости вращения диска. Буферная память
Кроме своего основного назначения, сигнал блочной синхронизации используется еще и для управления двигателем вращения диска. Схема формирования сигнала управления показана на рис.5, а временные диаграммы ее работы – на рис.6.
На один из входов фазового дискриминатора ФД, в качестве которого использован обычный элемент И, подается сигнал частоты следования блоков, который формируется на основе тактовой частоты, выделяемой из воспроизводимого потока информации. Поскольку этот сигнал нестабилен и зависит от скорости вращения диска, он обозначается символом F˜бл.
На другой вход ФД поступает сигнал блочной частоты Fбл = 75 Гц, полученный делением сигнала Fт = 4,3218 МГц, формируемого кварцевым генератором
Fбл = Fкадр/98 = Fт/588/98 = 4,3218 МГц/588/98 = 75 Гц.
Система отрегулирована так, что F˜т = Fт при сдвиге фаз между сигналами F˜бл и Fбл, равном 90˚ (рис.6 а,б,в). Тогда на его выходе будут формироваться импульсы шириной в четверть периода частоты Fбл.
Если двигатель начнет вращаться слишком быстро, то F˜бл больше, чем на 90˚. При этом ширина импульсов на выходе ФД уменьшится, что заставит двигатель снизить обороты (рис.6 а,г,д).
Если скорость вращения станет слишком мала, то F˜бл окажется сдвинутой относительно Fбл на угол меньший чем 90˚. Ширина импульсов на выходе ФД при этом увеличится и двигатель начнет вращаться быстрее (рис.6 а,е,ж).
Согласующее устройство в соответствии со своим названием служит для согласования выходного сигнала ФД с рабочими характеристиками используемогодвигателя.
Наличие такой системы регулирования позволяет предельно снизить требования к двигателю. Никакой точности и стабильности вращения от него не требуется, лишь бы подходил по габаритам и мощности. А тот факт, что считанный сигнал нестабилен во времени, никакой роли не играет, так как для борьбы с этим явлением используется очень эффективное средство – буферное запоминающее устройство или буферная память, которая реализуется на основе ЗУПВ (запоминающее устройство с произвольной выборкой). В буферную память информация записывается по мере ее поступления от демодулятора, т.е. с неравномерной скоростью, а считывается с помощью сигналов, сформированных кварцевым генератором – строго равномерно.
Благодаря наличию буферной памяти проигрыватель компакт-дисков (так же, впрочем, как и любой другой цифровой источник звуковых программ) избавлен от извечного недостатка аналоговой записи, связанного с неравномерностью вращения (перемещения) носителя – детонации, т.е. более или менее заметного на слух «плаванья» звука.
Из-за того что блок управления двигателем, вращающим диск, поддерживает скорость потока считанной с него информации вблизи 4,3218 Мбит/с, количество символов, поступающих на вход ЗУПВ, колеблется с некоторым рассогласованием вокруг величины, равной количеству символов, считываемых с его выхода. Допустимая величина упомянутого рассогласования зависит от объема ЗУПВ. Чем больше объем памяти, тем большие отклонения скорости вращения от номинальной допустимы.
В первых моделях CD-проигрывателей, выпускавшихся в начале 80-х годов, использовалась память объемом 2-4 кбайт. Микросхемы большей емкости были тогда чересчур дорогими. К концу 90-х годов ситуация изменилась. Память значительно подешевела и поэтому некоторые производители стали позволять себе применение ЗУПВ объемом в несколько мегабайт. Причем, что казалось интересным – в относительно недорогих переносных моделях. Такая, на первый взгляд, неоправданная роскошь имеет свой глубокий смысл. Благодаря такому большому объему памяти появилась возможность организовать на ее основе системы восстановления процесса воспроизведения фонограммы, прерванного из-за механического воздействия на работающий проигрыватель. Такие системы известны как системы электронной защиты от ударов. Смысл защиты состоит в том, что если оптическая головка потеряла считываемую дорожку в результате удара, то за время, пока из памяти извлекается информация, записанная туда до срыва, головка успевает заново найти нужное место и продолжить воспроизведение. После этого, чтобывосполнить израсходованный за время поиска запас информации в ЗУПВ, скорость вращения в несколько раз увеличивается до тех пор, пока память не заполнится до половины своего объема.
Многие фирмы-производители разрабатывают свои собственные варианты такой защиты, отличающиеся как способом поиска нужного места на дорожке, так и способом сопряжения информационного потока в месте разрыва. Поэтому и системы электронной защиты в их изделиях часто имеют свои собственные «фирменные» названия. Например, у фирмы SONY она называется ESP (Electronic Shock Protection), у фирмы MATSUSHITA (TECHNICS, PANASONIC) – ASM (Antishock Memory), у фирмы PHILIPS – ESA (Electronic Shock Absorbtion).