CD-Player: Abspielgerät für Compact Discs
CD-Player sind Abspielgeräte für Compact Discs (CDs), die in den 1970er-Jahren als digitale Speichermedien für Audiosignale entwickelt wurden.
Aufbau einer CD
Auf einer CD können bis zu 99 Musikstücke mit einer Länge von bis zu etwa 80 Minuten und weitere Informationen wie z. B. ihre Spieldauer oder Anzahl in digitaler Form gespeichert werden. Die CD besteht aus Kunststoff, hat eine Dicke von 1,2 mm und einen Durchmesser von 12 cm (bei Single-CDs 8 cm). Als Träger der gespeicherten Informationen sind kleine Vertiefungen (Pits) auf einer spiralförmig verlaufenden Spur von innen nach außen auf der CD aufgebracht. Im Binärcode stellen die Pits und die Flächen zwischen ihnen (Lands) logisch »0« dar, während die Übergänge Pit/Land bzw. Land/Pit logisch »1« sind.
Abtastsysteme
Die CD wird berührungslos und verschleißfrei auf der verspiegelten Unterseite durch eine Laserlichtquelle abgetastet. Durch die Rotation der CD und den gleichzeitigen Vorschub der Abtasteinheit läuft der Laserstrahl über die gesamte Länge der Informationsspur von innen nach außen, wobei das Laserlicht an den Pits anders reflektiert wird als an den Lands. Wertet man das reflektierte Licht mit einer nachgeschalteten Photodetektoreinheit aus, so werden die auf der CD gespeicherten Informationen in einen seriellen Datenstrom umgewandelt.Die Taktfrequenz des Signals ist von der Drehzahl der CD abhängig, sodass die Rotationsgeschwindigkeit der CD abhängig von der Position des Lasers bestimmt werden muss.
Im Abtastsystem wird das in der Laserdiode erzeugte Laserlicht mithilfe der Kollimatorlinse fokussiert (gebündelt) und läuft anschließend durch das Polarisationsprisma, das den hinlaufenden vom reflektierten Laserstrahl, der um 90 º abgelenkt wird, trennt. Diese Trennung wird durch phasendrehende Eigenschaften der λ/4-Platte unterstützt. Die Sammellinse fokussiert den Laserstrahl genau auf die Mitte eines Pits. Um eventuelle Rundlaufeigenschaften der CD oder Abweichungen in der Pitspur ausgleichen zu können, ist die Sammellinse auf ein dynamisches Stellglied, das 2-Achsen-Element, montiert. Die Auswertung des reflektierten Lichtes geschieht im Photodetektor. Alle Abtastsysteme sind so konstruiert, dass die gesamte Funktionseinheit durch einen Mechanismus radial über die CD geführt werden kann. Bei den kompakten Gerätetypen findet man als Abtastsystem immer häufiger die FOP-Optik (Flat Optical Pick-Up), die wesentlich weniger empfindlich gegenüber Fehlern auf der CD (z. B. Staub, Kratzer) als andere Systeme ist. Dies kommt dadurch, dass ein halbdurchlässiges Spiegelprisma verwendet wird, das das reflektierte Licht ablenkt und durch eine zylindrische Linse dem Fotodetekor zuführt. Die abgelenkte Lichtmenge ist dabei unabhängig vom Einfallswinkel auf das Prisma.
Prinzipieller Aufbau eines CD-Players
Die vom Abtastsystem gelieferte elektrische Information über die Pitstruktur auf der CD wird in den einzelnen Baugruppen des CD-Players so weiterverarbeitet, dass am Ausgang wieder die ursprünglichen analogen Audiosignale erscheinen. Im Wesentlichen kann man die Schaltung des CD-Players in vier Funktionsblöcke unterteilen: Abtastsystem mit Vorverstärker, Servoteil, digitale Signalverarbeitung und Ablaufsteuerung.
Das Servoteil vereinigt verschiedene Hilfssteuerungen. Das Fokus- und das Trackingservo sorgen für eine genaue Abtastung der Pitspur auf der CD. So wird z. B. auch bei Höhenschlägen bis zu 1 mm das Abtastsystem den Laserstrahl exakt auf die Informationsebene fokussieren. Das Schlittenservo führt das Abtastsystem radial über die CD und sorgt dafür, dass das System innerhalb etwa 1 s in der Lage ist, ein beliebiges Musikstück auf der Platte anzusteuern. Das Discservo steuert die Drehzahl der CD so, dass sich eine lineare Abtastgeschwindigkeit ergibt. Durch die digitale Signalverarbeitung wird das vom Vorverstärker gelieferte Signal in die ursprüngliche binäre Form gebracht und im D/A-Wandler (Digital-analog-Wandler) anschließend in ein analoges Audiosignal umgewandelt. Die Ablaufsteuerung koordiniert schließlich die Zusammenarbeit aller Baugruppen untereinander und übernimmt die Auswertung der Bedienelemente.
CD-Player mit Text-Standard
Bei modernen CD-Playern können Informationen wie Interpret, Titel oder Komponist eines Musikstückes nach dem CD-Text-Standard im Subcode der CD, einem Platz für zusätzliche Daten, untergebracht und auf einem Textdisplay ausgegeben werden. Aus dem Inhaltsverzeichnis können die Buchstaben nach dem Laden der CD in einen Speicher eingelesen werden und stehen jederzeit zur Verfügung. So lassen sich z.B. der Albumtitel oder die Namen der Interpreten gezielt abrufen.