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

EtiquetaAcrílicoAluminio

1,2 mm

Láser

0,5 µm

0,5 µm

1,6 µm

Superficie real de un CD (x32)

2

Superficie real de un CD

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

Enfoque automático

Disco

Objetivo

Imán

Bobina móvil

• 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

Señal de error en enfoque automático

• 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

Foco XZFoco XY

Disco cerca

Disco lejos

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

Obtención de la señal de error radial

E FA B

D C

Una rejilla de difracción divide el haz láser en 3 subhacesEl central es el de lectura de informaciónLos dos laterales permiten realizar el seguimiento automático de la pistaEn el detector se incluyen dos fotodiodos (E y F) para estos haces

E - F > 0 E - F = 0 E - F < 0

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 fina

• 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

Corrección gruesa

Los dos mecanismos actúan simultáneamente, funcionando el motor de corredera cuando el objetivo ha agotado su capacidad de seguimiento

Un lector de CD real

cabeza lectora

corredera

motor de corredera

motor del disco

motor de bandeja

Mecanismo de corredera

motor

corredera

cabeza lectora

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

Estructura de la información1 muestra canal derecho = 2 octetos

1 muestra canal izquierdo = 2 octetos

6 intervalos de muestreo = 24 octetos = 192 bits

24 octetos de audio + 8 paridad + 1 subcódigo = 33 octetos

33 x 17 bits de datos + 27 bits de sincronismo = 588 bits

Audio

Datos

Canal

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.

entrelazado y codificación Reed-Solomon CIRCgenera 4 octetos de paridad P y 4 octetos de paridad Q1 octeto de subcódigo de información sobre la grabación

modulación EFM: eight to fourteen modulationcada octeto se convierte en 14 bits + 3 de enlaceSe añaden 27 bits de sincronismo

EFM

0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1

0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 00 0 1

8

14 3 14

8

4T 3T 4T 4T 9T 4T

2 octetos = 16 bit de datos

2 x 14 +3 = 31 bits de canal

NRZ

NRZI

Resaltes/Llanuras

Cada octeto de datos se representa con una palabra código de 14 bitsUna palabra código no contiene menos de 2 ni más de 10 ceros seguidos.Sólo hay 267 palabras código válidas de las 16384 posibles.Se emplean 256 para codificar octetos y 2 para sincronismo.3 bits de enlace permiten cumplir el criterio entre palabras código.

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 <> 833 – 972 nm (1,2 m/s velocidad)11T <> 3054 – 3560 nm (1,4 m/s velocidad)

La señal de RFResaltes y llanuras alternados de duración 4T

Resaltes y llanuras alternados de duración 3T

Resaltes y llanuras aleatorios

En las llanuras cortas el láser toca los resaltes laterales. La reflectividad es menor

Varias trazas sucesivas pueden superponerseen un osciloscopio dando lugar a un diagrama de ojo

Lectura de intensidad luminosa de los fotodiodos

La señal de control de velocidad• 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.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Inte

nsid

ad lum

inosa

Ondas RF. Diagrama de ojo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Relo

j de d

ato

s d

e c

anal

x T

5T

4T

3T

Estructura de un CD-R

17

Policarbonato

EtiquetaAcrílicoAluminio

1,2 mm

Láser

Policarbonato

Oro, plataEtiqueta

Pigmento: Cianina Ftalocianina Añil

Acrílico

CD

CD-R

Superficies de CD y CD-R

18