Note per la ricerca dei guasti e la riparazione di Lettori CD e drive CD-ROM

Indice dei contenuti:

14.8) Regolazione della potenza del laser

Se disponete del manuale di servizio, e nel manuale è indicata una procedura che non richiede l'utilizzo di un misuratore di potenza per diodi laser (di cui probabilmente non siete in possesso), allora seguite senza indugio la procedura indicata.

Come abbiamo già avuto modo di osservare, è possibile distruggere il diodo laser nel tentativo di regolare la sua potenza di uscita. Ad ogni modo, se sospettate un laser debole, come si potrebbe evincere da una riproduzione rumorosa o delle scadenti prestazioni nel tracking, ed avete scartato tutte le altre possibilità come le regolazioni dei sistemi servo, e credete di non avere null'altro da perdere, potreste tentare una delle seguenti procedure un po' rischiose per determinare se il colpevole è il diodo laser.

Per la seguente procedura si suppone che possiate riprodurre un disco, anche se l'apparecchio presenta problemi di rumore o tracking.


14.9) Controllo degli attuatori di fuoco e di tracking

In caso di dubbi sul fatto che la lente venga messa a fuoco o effettui correttamente il tracking, suggeriamo di seguire la procedura qui di seguito descritta. Di nuovo, se l'apparecchio è in grado di leggere completamente la directory del disco, non è necessario eseguire questi controlli. Si noti che, se il vostro lettore CD dispone di un posizionatore rotativo, potrebbe non esserci una bobina di tracking separata, visto che le funzioni di tracking e tracking fine potrebbero essere combinate.

Per prima cosa, identificate il cavo che convoglia i segnali al meccanismo delle bobine del fuoco e del tracking. Si tratta di solito di un cavo a 4 conduttori, separato dal cavo dei dati e del laser (perlomeno dall'estremità del pickup). Disconnettete il cavo dalla scheda principale prima di effettuare le misurazioni. Utilizzando un tester analogico o digitale, dovreste essere in grado di individuare i conduttori collegati ad un paio di avvolgimenti, di resistenza molto bassa (pochi Ohm). Uno di essi è la bobina del fuoco e l'altro è la bobina del tracking.

Costruite uno dei seguenti circuiti di controllo:

  1. Il vostro adattatore 'a muro' da 4 o 5 V DC collegato ad un Variac, con la sua uscita collegata ad un resistore da 22 Ohm 1 Watt in serie ad un paio di cavi isolati della lunghezza di circa mezzo metro.
  2. Il vostro alimentatore stabilizzato da 5 V DC collegato in serie con un potenziometro da 100 Ohm e una resistenza da 22 Ohm 1 Watt con un paio di cavi isolati della lunghezza di circa mezzo metro.

Guadagnate l'accesso alla lente per effettuare una ispezione visiva; ciò potrebbe significare espellere il disco, aprire il carrello o, in alcuni casi, rimuovere il clamper. In un apparecchio portatile, la lente è direttamente accessibile. Scollegate il lettore CD dalla rete elettrica e/o rimuovete le batterie, visto che non utilizzerete la sua alimentazione interna.

Localizzate una delle due coppie di connessioni che presentano una bassa resistenza, che avete misurato in precedenza. Con l'alimentatore spento e il Variac completamente abbassato, collegate i due cavi isolati ad una di queste coppie di connessioni. Ora, accendete l'alimentatore e aumentate lentamente la potenza del Variac o del reostato guardando nel contempo la lente. Se avete collegato la bobina del fuoco, vedrete che la lente si sposta in su e in giu. Se avete collegato la bobina del tracking, vedrete la lente spostarsi orizzontalmente da un lato e dall'altro. Se non notate alcuno spostamento spegnete l'alimentatore, invertite la polarità e riprovate. Per un tipico pickup, un alimentatore da 4-5 Volt ed un minimo di 22 Ohm dovrebbero essere sufficienti a far spostare la lente lungo l'intero intervallo di spostamento sia in verticale che in orizzontale, secondo la bobina collegata. Una volta controllata la prima bobina, collegate l'alimentatore alla seconda e ripetete la prova. Se lo spostamento è traballante, il meccanismo della lente potrebbe essere sporco. Pulitelo attentamente con un piccolo getto di aria compressa (non ad alta pressione, va bene un peretta ad aria per uso fotografico) e con dei bastoncini netta orecchie imbevuti di alcool isopropilico. Non lubrificate. Ripetete i controlli dopo la pulizia.

Se entrambi i controlli hanno esito positivo, potete star certi del buon funzionamento degli attuatori di fuoco e di tracking. Se invece non siete riusciti ad individuare una o entrambe le bobine, oppure uno o entrambi gli attuatori non spostano la lente, è evidente che c'è qualche problema. Una bobina che misura una resistenza infinita potrebbe dipendere da un problema nel cavo o da una interruzione dell'avvolgimento. Se l'interruzione è proprio all'estremità delle connessioni saldate, che di solito sono visibili una volta sollevato lo schermo protettivo in plastica, allora la riparazione potrebbe essere possibile. Sarà necessaria una elevata destrezza manuale e tanta pazienza, visto che il filo è davvero sottilissimo.

E' anche possibile che ci siano degli avvolgimenti in cortocircuito nella bobina o che non siate riusciti ad individuare un problema intermittente.


14.10) Controllo del sistema di fotodiodi

Il sistema di fotodiodi in un pickup ottico è costituito da un circuito integrato con tipicamente 4 o 6 segmenti rivelatori. Quattro segmenti sono utilizzati per un pickup a singolo raggio laser, mentre 6 segmenti sono utilizzati per un pickup a triplo raggio laser.

Questi segmenti sono tipicamente contrassegnati come A-F. I segmenti A, B, C e D sono i rivelatori principali, utilizzati sia per la focalizzazione che per il recupero dei dati; i segmenti E ed F sono utilizzati in un pickup a triplo raggio laser per il feedback del tracking fine.

Per il resto di questa discussione supponiamo il caso di un pickup a tre raggi laser.

Tutti i 6 fotodiodi sono connessi ad un punto comune, che durante il funzionamento riceve un segnale di bias del valore tipico di circa 5 Volt. Se i fotodiodi sono connessi ad anodo comune, la tensione sarà negativa; se sono connessi a catodo comune, la tensione sarà positiva. La ragione è che i fotodiodi necessitano di essere polarizzati inversamente per il normale funzionamento. Le uscite dei fotodiodi alimentano svariati amplificatori operazionali che sono settati per amplificare la corrente proveniente dai fotodiodi. Le normali connessioni potrebbero essere ad un potenziale di massa fittizia o potrebbero alimentare resistori di grande valore.

Il connettore del sistema di fotodiodi solitamente è separato e dispone tipicamente di almeno 8 fili - fotodiodi A-F, massa, e tensione di bias.

Dovrete ora identificare il cablaggio; localizzate per prima cosa la massa utilizzando un Ohmmetro, quindi localizzate il segnale di bias, che probabilmente sarà collegato ad un resistore di basso valore e quindi all'alimentazione. Un altro modo per identificare il segnale di bias è di accendere l'apparecchio e misurare ciascuna delle possibilità. Il bias sarà quello con la tensione più alta o più bassa e senza rumore o ripple, oltre ad essere probabilmente alimentato in continuità.

Veniamo ora ai segmenti dei fotodiodi. Molto spesso alcune o tutte le connessioni sono contrassegnate sul circuito stampato. Per esempio, potrebbero esserci svariati test point contrassegnati come A+C, B+D, E, e F. Tenendo presente che i segmenti A e C, e B e D sono di solito collegati insieme sul circuito stampato, avete ora tutte le informazioni necessarie per identificare le connessioni dei fotodiodi. Per i seguenti controlli non è importante distinguere tra i segmenti A e C o B e D, sebbene in alcuni casi potrsete voler essere in grado di separarli.

Con l'apparecchio non alimentato, non c'è essenzialmente alcuna luce sul sistema di fotodiodi. Scollegate il connettore dei fotodiodi dalla scheda principale.

Utilizzando il vostro Ohmmetro, controllate ciascun diodo alla ricerca di interruzioni o cortocircuiti, come fareste per un normale diodo di segnale. Dovreste misurare una leggera resistenza nel verso di conduzione e una resistenza pressochè infinita nel verso opposto. Se state utilizzando un tester digitale in modalità di controllo dei diodi, la caduta di tensione nel verso di conduzione si aggirerà tra 0,7 e 0,8 Volt. Potreste riscontrare una leggerissima differenza nelle letture dei segmenti A-D rispetto a quelle dei segmenti E ed F.

Una lettura insolita, come ad esempio una resistenza significativamente minore per uno dei diodi, un cortocircuito o una resistenza infinita per un particolare diodo, o un cortocircuito tra i diodi, sono tutte indicazioni di un problema. Sebbene sia anche possibile che il problema dipenda da un difetto di cavo o di saldatura, questa eventualià è abbastanza improbabile, sebbene delle cattive connessioni di saldatura o rotture nei cavi flessibili non siano evenienze da scartare.

Se scoprite un difetto nel sistema di fotodiodi, allora il pickup laser non è recuperabile con uno sforzo ragionevole. Anche se riuscite a trovare un sistema di fotodiodi di ricambio, l'allineamento e la saldatura del package a montaggio superficiale (il più comune) costituirà una sfida se non si dispone delle maschere di montaggio utilizzate in fabbrica.

Supponendo che questi controlli non mettano alla luce niente di anormale, il prossimo passo consiste nel verificare che i fotodiodi raccolgano un segnale ottico e quindi valutare le relative intensità per ciascun segmento. A tale scopo, dovremo mettere in atto uno dei due metodi seguenti. Il metodo (2) è più immediato ma richiede opzionalmente un generatore di segnali per ottenere i migliori risultati. In ciascuno dei casi l'obiettivo è quello di variare la distanza lente-disco per raggiungere un perfetto fuoco, senza necessità che l'anello del servo del fuoco si chiuda. Con questi metodi si riesce ad ottenere un segnale che includerà il punto di massima ampiezza del segnale su basi periodiche. Per raggiungere lo scopo possono essere utilizzati due metodi alternativi.

Per entrambe le tecniche è richiesto lo stesso alimentatore regolabile utilizzato in precendenza per il controllo della bobina dell'attuatore del fuoco.

  1. Regolazione del fuoco con spindle costantemente in rotazione. Per il motore dello spindle, sarà necessaria una batteria da 1,5 Volt oppure un alimentatore con in serie un resistore di valore idoneo, in modo da far ruotare lo spindle ad approssimativamente 1 o 2 giri al secondo. ATTENZIONE: scollegate il motore dalla scheda principale! L'oscillazione a cui ogni disco è soggetto in questo controllo risulta essenziale per far spostare la distanza focale più che a sufficienza per coprire l'intero intervallo di messa a fuoco che ci interessa.

    NOTA: si assume che lo spindle sia azionato da un motore convenzionale in corrente continua a magnete permamente. Se si tratta di un motore senza spazzole, allora alcuni dei componenti elettronici di controllo potrebbero essere esterni al motore e per far ruotare il motore non sarà sufficiente fornire una semplice tensione continua. Se questo è il vostro caso, dovreste optare per il metodo (2).

  2. Spindle stazionario e regolazione del fuoco: si tratta del miglior metodo, ma per facilitare le cose sarebbe preferibile far uso di un generatore di segnali. Potreste anche ottenere la stessa funzione a mano utilizzando un Variac o un reostato (l'operazione si potrebbe semplificare avendo a disposizione tre mani). Un metodo migliore consiste nell'utilizzo di un'onda sinusoidale o triangolare con frequenza compresa tra 1 e 10 Hz prelevata da un generatore di segnali con bassa impedenza d'uscita, o amplificata da un emitter follower o un amplificatore audio in modo da elevare la corrente. Questo segnale alimenta poi la bobina insieme con l'offset del fuoco ricavato tramite il vostro alimentatore.

NOTA: potrebbe essere possibile fare a meno di realizzare questi semplici circuiti ed utilizzare la normale ricerca del fuoco del lettore CD per fornire lo sweep. Ad ogni modo, poichè rimuovendo i sensori selezionati stiamo interferendo con il feedback appropriato, non c'è modo di sapere cosa farà il microprocessore. Quindi, l'interruzione dell'anello di feedback che abbiamo effettuato è il sistema preferito. Se il lettore CD sembra effettuare molti tentativi di messa a fuoco, potrebbe valerne la pena di tentare.

Avrete anche bisogno di un disco, preferibilmente uno a cui non tenete più di tanto, visto che in alcuni casi potrebbe graffiarsi per l'apertura accidentale del carrello o per altre operazioni altrettanto idiote effettuate mentre il disco sta ancora ruotando.

Procuratevi un resistore da 1 MegaOhm ed assicuratelo con sicurezza ad un punto di massa vicino al connettore del fotodiodo. Collegate il positivo della sonda del vostro oscilloscopio all'altro capo del resistore, e la massa della sonda allo stesso punto di massa del resistore. Piegate completamente all'indietro il capo libero del resistore in modo che possa reggere la parte finale di un filo come se fosse un cavetto con mini-clip.

Assicuratevi di ricordare o ancor meglio contrassegnate con esattezza il calblaggio di ciascun connettore in modo tale che, se rimuovete dei singoli cavi, sarete in grado poi di rimetterli al proprio posto nel giusto ordine. Presumibilmente avrete già realizzato uno schizzo del cablaggio del connettore dei fotodiodi. I lettori CD per impianti stereo a componenti separati spesso montano dei connettori con piedini zoccolati rimovibili singolarmente. Un minuscolo cacciavite da gioielliere o una graffetta possono risultare utili per rimuovere uno per volta questi connettori.

Accendete il vostro alimentatore e regolate il fuoco a circa metà corsa. Avviate la rotazione dello spindle o accendete il vostro generatore di segnali per fornire un piccolo sweep - una tensione di circa 1/10 Volt picco-picco misurata sulla bobina dovrebbe andar bene.

Rimuovete dal connettore il filo corrispondente al fotodiodo da controllare (ammettiamo il fotodiodo A), ma lasciate il connettore stesso inserito nella scheda principale. Regolate l'oscilloscopio a 1 V/div. verticale su uno sweep che scorra lentamente.

Agganciate il filo del fotodiodo A nel resistore. Ora, alimentate il lettore CD e, mentre il lettore pensa di effettuare la messa a fuoco, regolate lentamente la tensione di fuoco osservando nel contempo l'oscilloscopio. Man mano che vi avvicinate al fuoco corretto, vedrete che il segnale aumenterà enormemente (o scenderà, dipendentemente dalla polarità), passerà per un punto massimo per poi iniziare a scendere. Dipendentemente dall progettazione del vostro lettore CD, potrebbe essere necessario spegnere e riaccendere l'apparecchio diverse volte prima di localizzare il segnale, visto che il microprocessore potrebbe interrompere l'operazione molto presto senza i servo per l'azionamento delle bobine di fuoco o di tracking (visto che avete disconnesso gli attuatori). Se possedete il manuale di servizio, potrebbe essere riportata la procedura per forzare l'accensione continua del diodo laser. Lasciate la regolazione del fuoco nel punto medio dell'intervallo in cui il segnale è massimo.

Se state utilizzando un generatore di segnali per effettuare lo sweep del fuoco, dovrete ottimizzare l'ampiezza del segnale regolando l'uscita del generatore e l'offset tramite il vostro alimentatore.

Probabilmente non avrete bisogno di ritoccare le regolazioni per i rimanenti segmenti del fotodiodo.

Ripetete la procedura appena descritta per ciascuno dei fotodiodi A-F. Tutti i fotodiodi dovrebbero produrre dei segnali abbastanza similari, ammettiamo con uno scarto massimo di ampiezza contenuto nel 20% l'uno dall'altro. Se i fotodiodi A,B,C,D o E,F differiscono l'uno dall'altro di oltre il 20%, allora potrebbero esserci dei seri problemi di allineamento ottico nel pickup (il lettore potrebbe essere stato buttato per terra o portato a spasso senza stringere le apposite viti per il trasporto, se previste). Alternativamente, il sistema di fotodiodi potrebbe essere guasto. E' anche possibile che ci siano dei segmenti di fotodiodi parzialmente in cortocircuito, nel qual caso le uscite non saranno indipendenti come dovrebbero. Caricando l'uscita di uno dei segmenti con un resistore potrebbe essere influenzata l'uscita di uno o più segmenti.

In ciascuna di queste situazioni, una tale discrepanza tra i segmenti A-D impedirà di raggiungere una stabile posizione della lente alla corretta distanza focale, e di conseguenza la formazione di un adeguato diagramma 'occhio', senza del quale non è possibile recuperare i dati letti dal disco. Qualunque significativa differenza tra i segmenti E ed F (superiore all'intervallo di regolazione dei controlli di tracking o di bilanciamento E-F) impedirà un adeguato tracking. Si noti comunque che l'ampiezza dei segnali tra i segmenti A-D ed E,F potrebbe differire, visto che A-D operano sfruttando il raggio principale ed E,F operano sfruttando i raggi diffratti di primo ordine, che sono più deboli. Come nel caso del controllo di base dei fotodiodi descritto in precedenza, anche un guasto ai segmenti richiederà la sostituzione dell'intero gruppo dell'ottica.

Come abbiamo già avuto modo di notare, se l'allineamento ottico del pickup è completamente sballato, potrebbero verificarsi delle significative differenze nella risposte dei fotodiodi. Nei lettori CD per impianti stereo a componenti separati, è improbabile che l'allineamento ottico si sposti da solo. Ad ogni modo, gli apparecchi portatili che sono stati buttati per terra o gli apparecchi per Hi-Fi car soggetti costantemente ad urti e vibrazioni potrebbero benissimo verificarsi dei problemi di allineamento. Se questa è l'ultima vostra speranza per rimettere in funzione il lettore, allora potrebbe valere la pena di intraprendere un po' di sperimentazione nella regolazione dell'allineamento ottico basato su approssimazioni successive. Contrassegnate la posizione originale di ciascuna regolazione e provate ad effettuare piccole variazioni in entrambe le direzioni per stabilire eventuali effetti; potreste essere fortunati. Se queste operazioni provocano un miglioramento nella uniformità di risposta dei fotodiodi, allora il problema originale potrebbe essere proprio l'allineamento. Se siete riusciti più o meno ad equalizzare la risposta, ricollegate i sistemi servo e tentate di ottenere un diagramma 'occhio'. Se riuscite ad ottenerlo, ottimizzate la stabilità e l'ampiezza del diagramma utilizzando le regolazioni dell'allineamento ottico e dei sistemi servo.


Capitolo 15) Argomenti di interesse


15.1) Cos'è l'oversampling?

I lettori di CD audio leggono dal disco dei campioni di 16 bit alla velocità di 44.100 campioni al secondo per ciascun canale; questa è la velocità 1X, alla quale è possibile produrre un suono PERFETTO e fedele. Ad ogni modo, la teoria del campionamento digitale ed il criterio di Nyquist richiedono l'utilizzo di un filtro analogico che presenti una risposta in frequenza perfettamente piatta nella banda audio (da 20 Hz a 20 KHz) ed annulli del tutto il segnale alla frequenza di 22.050 Hz (metà della frequenza di campionamento) e frequenza superiori. Il filtro è necessario per rimuovere gli effetti 'aliasing' che produrrebbero in uscita delle frequenze non presenti nella registrazione originale; la progettazione di un tale filtri è possibile ma molto difficile, ed inoltre i filtri tendono ad avere una sgradevole rotazione di fase man mano che ci si avvicina ai 20 KHz visto che la risposta del filtro deve scendere da 1 a 0 entro un intervallo di frequenze molto ristretto (da 20.000 a 22.050 Hz). La rotazione di fase potrebbe avere un effetto deleterio sull'immagine stereo e sulla localizzazione degli strumenti; l'udibilità di questo effetto dipende dal fatto che possediate delle 'orecchie d'oro' oppure no.

Passiamo ora all'oversampling: invece di riprodurre i campioni originali del CD a 44,1 KHz, interpoliamo digitalmente dei campioni intermedi in modo tale che il convertitore D/A può funzionare a 2X, 4X, 8X o ancora oltre. E' possibile progettare dei filtri digitali con ottime prestazioni ed includerli come parte integrante di un chipset VLSI in un lettore CD. Per esempio, con l'oversampling quadruplo, vengono inseriti tre campioni interpolati tra ciascun campione originale a 44,1 KHz, ed il convertitore D/A funziona a 176,4 KHz. E' ancora necessario un filtro analogico antialiasing sull'uscita, ma la sua risposta deve scendere da 1 a 0 nell'intervallo da 20 KHz a 88,2 KHz, quindi il filtro è molto più semplice da progettare.

Quale delle tue tecniche produce un suono migliore? Spesso viene esaltata una o l'altra tecnica, ma il suono può dipendere più dalla qualità di realizzazione che dalla tecnica di base utilizzata. Nell'esperienza di ascolto entrano così tanti fattori che le differenze nella risposta in frequenza e fase intorno ai 20 KHz può essere facilmente nascosta dagli errori introdotti nel processo di registrazione così come negli altri componenti della catena di riproduzione, come la qualità e la disposizione degli altoparlanti, l'acustica della stanza e la posizione dell'ascoltatore.

La maggior parte degli odierni lettori CD destinati al mercato di consumo utilizzano la tecnica di oversampling; l'ultima mania è il convertitore D/A ad 1 bit con oversampling 256X (o ancora superiore). Questa tendenza è principalmente dettata da ragioni economiche: non è più necessario un convertitore D/A a 16 bit di alta qualità. Il miglior modo per descrivere questo approccio è che si tratta di una combinazione di pulse width modulation e di sofisticata interpolazione. A livello di udibilità il risultato è lo stesso degli altri sistemi.


15.2) Orecchie d'oro ed esaltazione della tecnologia

Senza dubbio avrete incontrato varie asserzioni sul lettore A che utilizza una tecnologia tal-dei-tali e quindi possiede chiaramente un suono senza alcun dubbio di qualità superiore rispetto a tutti gli altri lettori costruiti in tutto l'universo esplorato. Potrebbero esserci delle persone in grado di accorgersi di tali differenze nel rumore, linearità della risposta in frequenza, e via discorrendo. Forse anche voi potreste accorgervi di una qualche differenza in condizioni di test ideali. Ad ogni modo, una volta incluse tutte le variabili che costituiscono la MUSICA, la catena costituita dall'artista e dallo studio di registrazione, microfoni, registrazione, miscelazione, ricampionamento così come i vostri altoparlanti e e l'acustica della stanza, condizioni ben diverse dalle semplici sinusoidi riprodotte in camere anecoiche o risonanti, le leggerissime differenze tra i lettori passano virtualmente inosservate all'orecchio umano. Se vi interessa suonare dischi di test per tutto il giorno, allora precoccupatevi pure di quell'ultimo punto percentuale sulle specifiche del rumore di fondo e della risposta in frequenza. Se invece volete davvero godervi la musica, tutta questa roba non dovrebbe affatto preoccuparvi; ci sono cose molto più importanti di cui preoccuparsi, a quell'impercettibile imperfezione nella curva di risposta in frequenza del vostro lettore CD. In ogni caso, con la prossima introduzione della tecnologia DVD, il vostro impianto stereo dell'ultima generazione attentamente ottimizzato fra un anno sarà obsoleto come un giradischi a 78 giri. Considerate tutto questo! Solo la tecnologia dei PC ha una vita utile ancora più breve. Scommetto che non dormirete stanotte!

Sarei curioso di conoscere i risultati di un qualunque test comparativo di ascolto davvero alla cieca tra lettori CD costruiti con differenti tecnologie (filtri analogici contro filtri digitali, oversampling 4X contro oversampling 256X, 1 convertitore D/A contro 2, ecc.) su musica reale (non su toni di test) in ambienti di ascolto realistici. Questi test dovrebbero essere realizzati con gente davvero interessata alla globale esperienza musicale e non solo all'ennesimo punto decimale riportato sulle specifiche tecniche. Non dovrebbero ovviamente esserci interessi nascosti (finanziari o altri) nei risultati di questi test. Scommetterei che i risultati costituirebbero una lettura affascinante e sorprendente per molti produttori di apparecchiature audio high-end.


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