SPHE8202D是台湾凌阳公司采用高集成技术,将RF信号处理、数字信号处理、数字伺服处理、解码与视频编码以及音频DAC、嵌入式CPU融为一体的、功能强大的超级单芯片,除支持MPFG1和MPEG2音视频解码以及AC-3、DTS编码格式解码外,还支持MPEG4解码,支持UsB接口。该芯片采用+3.3V和+2.5V两组电压供电方式,其封装采用216脚PQFP形式。本文以飞响20D型DVD机电路为例,分忻该主饭的电路结构特点。


一、SPHE8202D主板电路组成

图1是SPHE8202D主板实物图,图2是其电路组成框图。

SPHE8202D主板,其电路很简洁,主要由超级单芯片SPHE8202D(U2)、程序存储器FLASH(A29040B)、动态存储器SDRAM(W9864G6GH)、用户参数存储器E2PROM(FT04C02)、驱动IC(CD5668CB)以及音频运算放大器(F4558)等构成(本文元件编号为笔者添加的,机板上元件无编号)。


二、系统控制电路

1.主板供电系统开关电源组件产生的+5V、+12V、-12V三组电压,通过连接器CN4分别向主板上各芯片供电端供电,如图3所示。

CN4②脚的+5V分别向驱动集成电路U8(CD5668CB,加载电机驱动和伺服驱动共用一块驱动IC)、激光头供电。CN4④脚的+5V除向U3、U5供电外,还经CN6向面板电路供电,经CN5向外接的游戏手柄电路供电,经CN7向外接的U盘供电,另外,还向3.3V稳压器U1供电。U1稳压后的+3.3V,也分为儿路,向LD驱动管供电;向U4供电;向U2(SPHE8202D)的+3.3V供电端①、③、⑨等脚提供稳定的+3.3V直流电压;还通过D101、C101降压滤波成+2.5V,向U2的+2.5V供电端56、105、121、143脚提供稳定的+2.5V直流电压,同时还送往复位电路。

2.复位电路复位电路如图4所示。


整机上电瞬间,+3.3V电压经C102、R103加到复位三极管Q101的基极,其基极因为C102的充电特性,在上电瞬间电容两端的电压不能突变,所以Q101的基极为高电平,Q101导通,集电极输出低电平加到SPHE8202D复位端70脚,对其内电路进行清零复位。

3.时钟电路 时钟电路参见图4,由27MHz晶振XT1、贴片电容C104、C105和SPHE8202D内部振荡器构成27MHz振荡电路,产生的时钟信号经分频或倍频后又产生整机所需的各种时钟信号。

4.数据传输电路数据传输电路如图5所示。


红外遥控接收器接收到的各种遥控操作信息,从71脚输入SPHE8202D,进行各种遥控操作。

SPHE8202D的72、73、74脚与WT1628(U9)的③、④、②脚构成的总线,用于传输操作信息与显示数据。

SPHE8202D通过数据线、地址线和控制线,从U3(A29040B)读取系统控制软件与解压微码,对整机实施程序与解码控制。

SPHE8202D通过数据线、地址线和控制线与U4相连,将数字信号处理过程、解码过程中的中间数据随时存入SDRAM中,在需要时随时提取出来。

SPHE8202D 67、68脚与U5⑥、⑤脚构成I2c总线,用于传输用户设置信息。

USB接口电路:当U盘插入USB接口时(要将机芯内的碟片取出),依靠U盘与SPHE8202D 81、82脚之间的USB—DP、USB—DM数据线进行通讯,SPHE8202D内的嵌入式CPU判断为USB状态,从而控制断开DVD的伺服系统,并从U盘读取数据,再经SPHE8202D内的解码器对U盘上的音视频数据进行解读。

游戏接口电路:SPHE8202D 59脚输出时钟信号CLK,60脚输出锁存信号LAT到游戏手柄,63、62脚通过D1、D2两条数据线分别与两个游戏手柄进行通讯,传输游戏指令和程序,以实现电脑游戏互动功能。

5.加栽电机控制电路 加载电机控制电路见图6。


该机加载电机驱动与伺服驱动共用一块驱动IC(CD5668CB)。当加载时,操作进/出仓键后,SPHE8202D(U2)的49脚输出高电平,50脚输出低电平,加到CD5668CB(U8)⑥、⑦脚,经电平变换与驱动放大后,其加载驱动电捱从⑨、⑩脚输出,使加载电机正转,实施加载操作,托盘进仓到位时,托盘进检测开关K2闭合。该检测信息提供给u2 45脚,U2输出制动/停止转动指令,加载电机停转,完成加载操作。

当卸载时,操作进/出仓键后,SPHE8202D(u2)的◎脚输出低电平,圆脚输出高电平.加到U8⑥、⑦脚,经电平变换与驱动放大后,其卸载驱动电压从⑨、⑩脚输出,使加载电机反转,实施卸操作,托盘移出到他时,托盘出检测开关K3闭合。该检测信息提供给U2 46脚,U2输出制动/停止转动指令,加载电机停转,完成卸载操作。

6.激光功率自动控制电路

激光功率自动控制电路如图7所示。


在每次播放开始时,激光头复位后,在聚焦搜索的同时,嵌入式CPU控制APC电路先启动650nm激光器发射红色激光识读DVD光盘,后启动780nm激光器发射红外激光识读CD格式光盘程序的激光初始发射指令。SPHE8202D内部集成有自动光功率控制(APC)电路,20为LD1(DVD)激光功率驱动信号输出端,21脚为LD2(CD)激光功率驱动信号输出端,22脚为激光功率检测信号输入端,54脚为碟片识别信号输出端。激光功率检测二极管PD用于检测LD1(DVD)、LD2(CD)的激光功率,根据功率的大小输出临测信号分别从22脚送入SPHE8202D内部的APC电路。APC电路将PD管送来的信号与基准信号进行比较放大后从20脚或21脚输出控制电压,去调节Q4(或Q5)输出的驱动电流,控制激光发射管LD1(或LD2)的激光功率。

当播放DVD碟片时,54脚输出高电平,使Q3导通,将激光功率调整电位器VR1(DVD)接入电路;同时使Q1导通,Q2截止,VR2(CD)不接入电路。当播放CD格式碟片时,54脚输出低电平,使Q3截止,VR1(DVD)电位器不接入电路;同时使Q1截止,Q2导通,将激光功率调整电位器VR2(CD)接入电路。

激光功率自动控制电路关键点实测数据如表1、表2所示。


三、伺服电路

伺服电路参见图6。

1.聚焦伺服电路 在播放过程中,由DVD机芯中激光头反映物镜识读状态的电信号(A、B、C、D),从⑩~13脚送入SPHE8202D内的聚焦误差检测电路,将其失焦量(FEO)检测出来,并直接送至内置的数字伺服电路。在数字伺服电路中,先进行数字化处理,再经伺服DSP运算,并处理成聚焦伺服控制信号(FCSO)从SPHE8202D的43脚输出,经R301、C305构成的低通滤波器滤波后,送入驱动IC(CD5668CB)①脚内驱动电路处理成与离焦状态相反、大小相等的聚焦驱动电流,从13、14脚输出送入聚焦线圈,以调整物镜聚焦深度校正激光识读光点,确保准确读取光盘信息。在每次播放开始时激光头复位后,由SPHE8202D内的嵌入式CPU发出聚焦访问与激光发射指令,切断聚焦伺服环路,同时启动聚焦搜索电路,产生聚焦搜索锯齿波,通过驱动电路产生从正到负变换的较大电流,推动物镜上下移动,使聚焦线圈带动物镜上下运动几次。

2.循迹伺服与进给伺服电路 激光器同时还将反映物镜跟踪信息纹轨状况的电信号,从⑥~⑨、16、17脚送入SPHE8202D内的相位检测或CD循迹误差检测器,将偏离量检测出来,再经补偿处理成循迹误差信号(TEO),并直接送至内置的数字伺服电路。在数字伺服电路中,先进行数字化处理,再经伺服DSP运算,并处理成循迹伺服控制信号(TRSO)和进给伺服控制信号(FMSO),分别从SPHE8202D的42、48脚输出,分别经R302、C306与R303、C307构成的低通滤波器滤波后,分别送入U8 26、23脚内驱动电路,经电平变换与驱动放大厉,其循迹伺服驱动电流从15、16脚输出,其进给电机驱动电压从17、18脚输出,通过物镜与进给机构去校正激光识读光点始终能投射在光盘的纹轨上。

进给伺服电路受微处理器的控制。在每次播放开始时,进给伺服电路也要在U2内的嵌入式CPU控制下,激光头快速由当前位置向主轴方向移动,当碰压到限位开关后K1闭合,该检测信息提供给u2 53脚,微处理器检测到该信息后再控制进给电机带动激光头向外移动一点的零轨位置处而停转。在选曲或快进、快倒时,进给伺服电路在微处理器控制下,产生较大的进给电流来驱动电机,从而带动激光头快速由内向外或由外向内移动。当读盘结束时,进给伺服电路也要在微处理器控制下,使激光头由外圈回到初始位置处。

3.主轴伺服电路 激光器拾取的播放碟片的电信号,通过SPHE8202D内数字PLL电路对RF信号锁相处理,产生光盘线速度的同步位时钟,经主轴线速度检测,其误差信号送主轴数字CLV处理器,经误差运算处理成主轴伺服控制信号(DMSO),从SPHE8202D的47脚输出,经R304、C308构成的低通滤波器滤波后,送入U8④脚内驱动电路,经电平变换与驱动放大后,其主轴电机驱动电压从11、12脚输出,以调整主轴电机的转速,使光盘始终维持恒线速旋转。

四、信号处理电路

SPHE8202D集成度相当高,RF信号处理、CD/DVD数字信号处理、解码、视频编码以及音频DAC信号处理电路均集成在SPHE8202D的内部,外围元件很少,外围元件主要是视频输出电路、音频运算放大器以及音频输出电路,相关电路如图8所示。播放期间,激光头读取旋转光盘上的信息(A、B、C、D),分别从⑩~13脚送入SPHE8202D内,先进行RF信号处理,形成的RF信号直接送内部的数乍信号处理(DSP)电路。

数字信号处理电路先进行RF运算,后进行数字限幅与锁梢等前期处理。前者形或EFM/REFM+位流,后者产生同步位时钟信号,并利用同步位时钟将播放CD格式光盘的EFM位流,送通道解码单元中的EFM(8/14)解调器,而将播放DVD格式光盘的EFM+位流,送通道解码单元中的EFM+(8/16)解调器。解调器配合外挂共享的SDRAM(U4)工作。经EFM+解调后的信号,再经拷贝保护电路与解密电路,以恢复DVD格式的本来顺序,输出的MPEG-2压缩数据流直接送内部的解码器。经EFM解调后的信号再经纠错、去扰等处理,输出的MPEG—1压缩数据流也直接送内部的解码器。嵌入式CPU在获得播放碟片的类别信息后,能依据其压缩格式,控制视频、音频解码器对播放的VCD碟片进行MPEG—1视频解压运算,同时进行MPEG—1音频解压运算;对播放的DVD碟片进行MPEG-2视频解压运算,同时进行MPEG-2音频解压运算(或进行AC-3或DTS解码);并解读U盘中存储的MPEG-1/2/4/文件,WMA、MP3、JPEG等媒体数据格式的信息。

解压后的数字视频信号送内置视频编码器,并按菜单设定的视频输出信号种类进行视频编码,再经视频DAC转换成模拟复合视频信号CVBS、S端子亮度信号Y、S端子色度信号C、色差分量信号Y/Cb/Cr以及三基色R/G/B信号,分别从SPHE8202D的187、192、193、195脚输出。SPHE8202D输出的每一路视频信号均送三极管放大器进行信号放大后,再经低通滤波器滤除数字信号转换模拟视频信号中存在的取样脉冲高频干扰后,送相应的视频输出插座输出。当视频输出设定为逐行扫描方式时,从SPHE8202D的181、182脚分别输出行同步信号(HSY)、场同步信号(VSY)至VGA输出接口。

解压后的数字音频信号送内置音频D/A转换器,将数字音频信号转换成模拟音频信号后从SPHE8202D的165、166输出,并送运算放大器F4558的②、⑥脚,经功率放大后从①、⑦脚输出,经低通滤波后送至音频输出插座。另外,符合IEC-958规范的数字音频信号SPDIF从SPHE8202D的171脚输出,分为两路,一路信号经R601送至光纤输出端子,另一路经电阻R602、R603分压和C601低通滤波后由C602耦合至同轴输出端子。Q601、9602是静音控制管。