Diagrama em Blocos
Na Figura 1 nós vemos o diagrama em blocos de um modelo genérico de CD player. A base deste diagrama pode servir como referência para estudos de circuitos empregados principalmente em modelos de CD players da Toshiba, Cougar e CCE.
Figura 1: Diagrama em blocos de um CD Player.
Iniciaremos a nossa análise no exato momento em que pressionamos a tecla Power. Assim, a fonte do equipamento será energizada e alimentará todos os circuitos do CD player. A próxima ação será o reset do microcontrolador (CI104) e a execução de sua rotina de auto-testes básicos, como, por exemplo, o correto posicionamento do conjunto óptico, teste de acendimento do diodo laser, verificação do compartimento do tray, teste do ponto de foco (3 vezes) e, por último, o teste de caracteres do display.
O próximo passo é acionar a tecla Open/Close para carregar um disco no compartimento do leitor. Neste instante algumas informações serão geradas para que tudo funcione na mais tranqüila ordem na ação de se ler um disco digital.
O primeiro sinal gerado quando fechamos a bandeja é o do sensor de porta fechada SW DOOR (micro chave sensora de fechamento). A CPU de controle formada pelo CI 104, após detectar um nível alto (+5V) aplicado ao seu pino 34 fornecido pelo fechamento do sensor SW DOOR, iniciará sua rotina para preparar o drive para a leitura do disco. Para abrir a bandeja (tray) a CPU precisa ser alimentada com 5V em seu pino 1.
No momento em que a bandeja for fechada, a CPU verificará a posição em que a unidade óptica se encontra. Nesta tarefa ela contará com um importante sensor denominado LIMIT-SW. Para isso, a CPU aplicará níveis de tensão aos pinos 9 e 10 do driver CI 106, que assume a função de trazer o conjunto óptico até a posição central por intermédio do acionamento do motor SLED (no mecanismo), e é nesta hora que nosso sensor LIMIT-SW será acionado.
Por intermédio do pino 33, o sensor LIMIT-SW informará à CPU que a unidade está em posição correta para ler o diretório central do disco (TOC).Tudo isso é executado em rápidos instantes. O CI 104, através do seu pino 30, enviará uma tensão de chaveamento a fim de polarizar o transistor Q115 (APC), cuja função é a de alimentar e controlar o diodo laser, dando origem ao feixe leitor.
Simultaneamente a esta ação, a CPU comunica-se com o integrado de servo e RF (CI 101) enviando informações pelas vias de comunicação para que este acione o integrado drive CI 106 fazendo-o aplicar uma pequena corrente sobre as bobinas de focalização, fazendo com que o feixe infravermelho seja focalizado sobre o diretório (TOC) do disco e consiga identificá-lo. Existindo uma focalização correta - ou seja, sendo possível o ajuste de foco (+ infinito e - infinito) - um sinal piloto de sinalização chamado de foco ok (FOK) partirá do pino 20 do servo controle CI 101 e será aplicado ao pino 13 do processador digital IC 102, fazendo disparar o motor de giro do disco (é interessante salientar que o sistema CLV está no interior do chip IC 102). Este sinal avisa que o sistema de foco está pronto para prosseguir com o processo de reprodução do disco, mas só agora o motor spindle (giro do disco) estará efetivamente pronto para girar, permitindo a extração (leitura) dos dados digitais. Em alguns modelos existe um sinal auxiliar para a verificação da existência de disco dentro do compartimento do leitor. Neste caso o pino 27 do CI 101 (CD IN) aplicará um nível lógico alto ao pino 6 da CPU, informando-a que há realmente um disco na bandeja. Atualmente este recurso é pouco empregado.
No instante seguinte, nossa CPU CI 104 mostrará através do display LCD do CD player as informações do disco, neste caso o tempo de música e número de faixas do CD.
Passada esta primeira fase de inicialização, ao acionarmos a tecla Play, o diodo laser será ligado pela CPU (através do transistor Q 115 - APC) e simultaneamente nossa CPU de controle acionará o sistema de servo controle das bobinas e do motor de giro do disco (splindle). Neste instante começamos a reprodução do disco. As vias de comunicação ou barramento representam as trilhas de interconexões entre a CPU, o processador digital e o servo. É por intermédio destas vias que ocorrerão todas as comunicações entre esses diferentes estágios. Todos os bits que representam comandos, programas, rotinas de inicialização, informações de controle, monitoração e sinalizações circularão por essas vias. A cadência para que tudo isso funcione de forma sincronizada é fornecida por um cristal entre 6 e 16 MHz (o valor depende do modelo do CD player), ligado aos pinos 2 e 3 da CPU CI 104.
No momento em que o disco está girando e sendo lido, inúmeros reflexos de luz laser sobre a superfície do disco serão recebidos por um conjunto de foto acopladores (dentro da unidade óptica), cuja função é transformar essas variações luminosas em baixas variações de corrente. Assim, os sinais que representam informação digital (A+C) - (B+D) entrarão pelos pinos 41 e 42 do integrado amplificador de RF, CI 101. Da mesma forma que o anterior, um outro sinal de referência para trilhamento E-F será retirado do disco e servirá para controle do sistema de servo rastreamento. Estes outros sinais entram pelos pinos 47 e 48 do amplificador de RF CI 101 e serão aplicados para corrigir o alinhamento do feixe principal na leitura das trilhas.
Dentro do integrado CI 101 de servo controle e amplificação, o sinal que já tem forma analógica sofrerá uma "decomposição", sendo extraída diversas informações para diferentes fins, como TE (erro de trilha), FE (erro de foco), EFM (dados, sinalizadores e sincronismo).
O sinal de erro de trilha TE é liberado pelo pino 7 do CI 101 para o pino 1 do CI 106, na forma de um nível de tensão de erro de aproximadamente 2,5 volts. Por intermédio deste nível CC teremos um preciso controle do nosso sistema de rastreamento. O sinal de erro de foco FE, da mesma forma, sairá com um nível CC de 2,5 volts do pino 31 do CI 101 para o pino 6 do CI 106, controlando o feixe na direção vertical. Outro importante sinal a ser processado será o EFM, proveniente do pino 22 do CI 101 e com destino ao processador digital através do pino 8 do CI 102, para demodulação. No pino 2 do CI 102 é liberado um clock padrão de 4,2 MHz específico para sincronização do circuito de processamento e demodulação do sinal composto EFM. Este clock é gerado no oscilador do CI 102 (processador digital), tendo um cristal de 8,6 MHz como referência (X101).
Através dos pinos 31 e 32 a CPU CI 104 controla diretamente o fechamento e abertura da gaveta por intermédio do drive de corrente, CI 107. No pino 9 deste CI existirá uma tensão que polariza o motor de loading para fechar e abrir a gaveta.
O bloco de CLV (controle linear de velocidade) é executado pelo processador IC 102, através de seus pinos 11 e 12. Internamente este integrado é responsável por todo o processamento do sinal EFM, dados musicais, demodulação, decodificação CLV, correção de erros, interpolação, geração do sinal digital de áudio e comunicação com outros circuitos integrados do circuito. Este integrado também enviará um sinal de erro para a contínua correção de giro do motor spindle, executado por intermédio do CI 107.
Através do pino 35 do CI 102 é liberado um sinal de áudio digital que será aplicado ao pino 8 do CI 103, nosso conversor D/A. No pino 30 do CI 102 sai um clock LRCK aplicado ao pino 6 do CI 103, afim de informar quando é canal direito ou esquerdo, além de um segundo clock WLCK para informar ao CI 103 que os dois canais devem ser reproduzidos simultaneamente.
O sinal de áudio analógico é liberado pelos pinos 1 e 20 do CI 103 e é aplicado aos pinos 6 e 7 dos integrados CI 108 e CI 109, amplificadores operacionais que irão amplificar, filtrar e atenuar (por um circuito de ênfase) o sinal de áudio analógico, saindo no pino 2 de cada integrado.
O CI 105 opera em conjunto com o CI 102, sendo uma memória que armazena temporariamente uma parcela dos dados digitais decodificados e formadores dos frames de áudio.
Através dos pinos 21 a 38 a CPU de controle varre o teclado de funções em busca de comandos acionados. Os pinos 18 e 19 controlam o visor de cristal líquido para a escrita de informações ao usuário.
O CI 102 opera com um clock de 16,934 MHz e o CI 105 com 4 MHz.
Em alguns modelos ou versões de equipamentos e integrados é possível encontrar no circuito CI 101 funções típicas pertencentes ao CI 104. Um exemplo disto é o controle de posicionamento do motor sled. Outra tendência é a unificação desses dois circuitos integrados em um único chip, dividindo inteligentemente sua diversas funções.
Controle dos Motores
Motor de Giro do Disco (Spindle)
Como a velocidade do disco não é constante (assunto já explicado em aulas anteriores), torna-se necessário que haja uma sincronização dos pulsos gravados no disco óptico (7,5 KHz) e o oscilador do servo controle (VCO). A resultante desta comparação será uma tensão CC que controlará com exatidão a velocidade de giro do disco (bloco CLV). O oscilador VCO funciona através de um sistema chamado MDP (Modulação por Largura de Pulso).
Motor de Movimento do Conjunto Óptico (Sled)
Este motor é um motor de passo e é controlado inicialmente por pulsos gerados no CI 104, através dos pinos 31 e 32, cujos sinais são também aplicados aos pinos 9 e 10 do CI 106. A saída do CI 106 se dá através do pino 11 e serve para posicionar corretamente a unidade leitora. Por esta via circulará também uma tensão de referência para correção de trilhamento (conhecido no meio técnico como ajuste "grosso" de track).
Dicas de Manutenção
Algumas unidades ópticas como as de modelo CLM 12.01/5, fabricadas pela Philips e utilizadas em inúmeros modelos de CD players da Gradiente e obviamente da Philips estão apresentando um defeito bastante incomum. Trata-se de uma deficiência na estabilidade térmica do semicondutor laser. Em temperaturas entre 30 e 40 graus Celsius esse conjunto óptico mantém uma estabilidade na emissão do feixe laser, funcionando normalmente. Em temperaturas inferiores, os mais variados problemas começam a surgir, como intermitência na leitura de disco, falha total na leitura de qualquer CD e ruídos na reprodução de alguns tipos de discos.
Existe um procedimento prático para a verificação desta falha:
1. Antes de fazer qualquer tipo de ajuste ou reparo, aqueça a unidade com jatos de ar quente de 1 a 2 minutos, no máximo.
2. Com o conjunto óptico aquecido, coloque qualquer CD para a leitura. Se o aparelho funcionar normalmente, muito cuidado! Você está diante de uma unidade óptica apresentando instabilidade térmica ou início de esgotamento do semicondutor laser. Não entregue o aparelho ao cliente achando que está resolvido, pois assim que a temperatura normalizar o problema certamente voltará a ocorrer. É indiscutível a necessidade de substituição do conjunto óptico defeituoso, que custa aproximadamente R$ 70.
Palavras Finais
O diagrama em blocos descrito nesta aula tem o objetivo de esclarecer os principais caminhos por onde circulam os sinais mais importantes no controle de um leitor de CD player. Com uma visão básica de como trabalham os circuitos destes aparelhos ficará mais fácil ao estudante entender sistemas mais complexos (DVD, CD-ROM, CD-RW, etc) além de manter uma lógica de raciocínio na busca por soluções rápidas e eficazes para os inúmeros defeitos que aparecem no dia-a-dia de todos nós profissionais de hardware.
