Estructura de un CD. Etiqueta Acrílico Aluminio. 1,2 mm. Policarbonato. Láser

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1 Estructura de un CD Visto desde abajo el CD presenta una espiral con resaltes ( pits ) y llanuras ( lands ) en aluminio reflectante Los resaltes son de λ/4=125 nm, para luz verde La espiral puede llegar a 5000 m de longitud Policarbonato Láser Etiqueta Acrílico Aluminio 1,2 mm 0,5 µm 1,6 µm 0,5 µm

2 Superficie real de un CD (x32) 2

3 Superficie real de un CD

4 Sistema de lectura Láser de semiconductor verde Una lente enfoca el láser sobre la superficie del disco Un juego de 4 fotodiodos detecta la luz La luz reflejada pasa por una lente cilíndrica

5 Enfoque automático El foco debe mantenerse con precisión de ±0,5 µm La superficie de un disco tiene desviaciones de ±0,4 mm Es necesario un mecanismo de enfoque que mueva el objetivo de forma automática para mantener el foco Objetivo Bobina móvil Imán Disco

6 Señal de error en enfoque automático Foco XY Foco XZ Disco lejos Disco cerca Para los rayos del plano XY el foco está más cerca de la lente que para los rayos del plano XZ. A la izquierda de los fotodetectores el haz se alarga en la dirección Z A la derecha de los fotodetectores el haz se alarga en la dirección Y Un movimiento del disco equivale a un movimiento proporcional de los fotodetectores

7 Seguimiento de pista La separación entre pistas en el disco es de 1,6 µm El láser debe situarse sobre los resaltes con precisión de 0,1µm El agujero del disco puede estar descentrado hasta 100 µm Una vuelta del disco podría desplazar los resaltes una distancia equivalente a 600 pistas respecto al láser Esto obliga a utilizar un mecanismo de seguimiento automático, controlado por una señal de error radial

8 Obtención de la señal de error radial Una rejilla de difracción divide el haz láser en 3 subhaces El central es el de lectura de información Los dos laterales permiten realizar el seguimiento automático de la pista En el detector se incluyen dos fotodiodos (E y F) para estos haces E A B F D C E - F > 0 E - F = 0 E - F < 0

9 Corrección fina Correción de error radial La señal de error controla un actuador que desplaza el objetivo unos pocos milímetros en dirección radial, dentro de la cabeza lectora Esto compensa la excentricidad del agujero, vibraciones y pequeños movimiento irregulares Corrección gruesa La señal de error controla un motor de corredera que desplaza la cabeza lectora en dirección radial, en todo el ancho del disco Esto permite seguir la pista conforme parece desplazarse hacia el exterior al girar el disco Los dos mecanismos actúan simultáneamente, funcionando el motor de corredera cuando el objetivo ha agotado su capacidad de seguimiento

10 Un lector de CD real cabeza lectora motor de corredera corredera motor del disco motor de bandeja

11 Mecanismo de corredera motor corredera cabeza lectora

12 Proceso de lectura del disco La pista se lee desde el interior del disco hacia el exterior (permite discos de tamaño variable y maximiza el rendimiento de producción) La pista se lee a 1,2 m/s, de forma que los bits tienen duración constante Esto exige que el disco gire a menor velocidad (angular) cuando se está leyendo la periferia que cuando se lee el centro Existe un servo de velocidad lineal constante (CLV) que realiza esta función, apoyándose en la señal leída por los fotodetectores

13 Estructura de la información 1 muestra canal derecho = 2 octetos 1 muestra canal izquierdo = 2 octetos Audio 6 intervalos de muestreo = 24 octetos = 192 bits entrelazado y codificación Reed-Solomon CIRC genera 4 octetos de paridad P y 4 octetos de paridad Q 1 octeto de subcódigo de información sobre la grabación Datos 24 octetos de audio + 8 paridad + 1 subcódigo = 33 octetos modulación EFM: eight to fourteen modulation cada octeto se convierte en 14 bits + 3 de enlace Se añaden 27 bits de sincronismo Canal 33 x 17 bits de datos + 27 bits de sincronismo = 588 bits Una trama de CD contiene la información de 6 intervalos de muestreo en un total de 588 bits. La velocidad de canal es 4,3 Mbps frente a los 1,4 Mbps de audio.

14 EFM Cada octeto de datos se representa con una palabra código de 14 bits Una palabra código no contiene menos de 2 ni más de 10 ceros seguidos. Sólo hay 267 palabras código válidas de las posibles. Se emplean 256 para codificar octetos y 2 para sincronismo. 3 bits de enlace permiten cumplir el criterio entre palabras código octetos = 16 bit de datos x = 31 bits de canal NRZ NRZI Señal de control de láser de corte Pista del disco. Resaltes y llanuras tienen longitud mínima 3T y máxima 11T. Siendo T la longitud de 1 bit de canal. 3T <> nm (1,2 m/s velocidad) 11T <> nm (1,4 m/s velocidad) 4T 3T 4T 4T 9T 4T Resaltes/Llanuras

15 La señal de RF Lectura de intensidad luminosa de los fotodiodos Resaltes y llanuras alternados de duración 4T Resaltes y llanuras alternados de duración 3T En las llanuras cortas el láser toca los resaltes laterales. La reflectividad es menor Resaltes y llanuras aleatorios Varias trazas sucesivas pueden superponerseen un osciloscopio dando lugar a un diagrama de ojo

16 La señal de control de velocidad Intensidad luminosa Reloj de datos de canal T 4T 3T Ondas RF. Diagrama de ojo x T El diagrama de ojo tiene cruces por el nivel de continua que están separados T segundos. Lecturas del surco a velocidades diferentes de la nominal hacen que la separación aumente o disminuya. Una comparación de fase con un reloj interno de periodo T (valor nominal) permite dar una indicación de si la velocidad es mayor o menor que la nominal.

17 Estructura de un CD-R Etiqueta Acrílico Aluminio CD 1,2 mm Policarbonato Láser Acrílico CD-R Oro, plata Policarbonato Etiqueta Pigmento: Cianina Ftalocianina Añil 17

18 Superficies de CD y CD-R 18

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