VCD影碟机伺服电路故障分析与检修

　　伺服电路是VCD影碟机的核心电路之一，其作用是机器工作时，保证激光头准确地跟踪扫描光盘上的信息轨迹，从而有效地拾取其图像和声音信号。因为信息纹的宽度只有0.5μm，轨迹与轨迹之间节距只有1.6μm，光碟在旋转中信号面必然有一定的波动，所以要保证激光头准确读取信息，必须设置精密的伺服电路，用以进行自动控制。这种伺服电路如同录像机伺服电路一样，均是通过取样和比较，产生误差信号来进行控制的，同样具有速度伺服和相位伺服两个环路。虽然现在的VCD机中均采用全数字伺服电路，使性能进一步稳定可靠，但其结构仍然复杂，而且牵连甚广，一旦发生故障，维修起来比较困难。本文介绍VCD机伺服电路的故障特点、故障根源和检修逻辑，并结合实例示出检修方法。

一、伺服电路的故障特点
　　VCD机伺服电路具体包括聚焦、循迹、进给和主导轴伺服等电路，其中任何一种伺服电路发生故障都会使机器不能准确拾取光盘信息，导致图像、声音质量下降，甚至不能工作。聚焦伺服出现故障，会导致不能正确检索而读不出曲目(俗称“不读盘”)，微处理器则认为无光盘而指令停机。循迹伺服出现故障，则会使图像质量明显降低，出现严重的“马赛克”现象，有的还出现停顿和死机现象。主导轴伺服发生故障主要表现在主轴电机不转或转速不正常，而主轴电机不转或转动失速严重会造成不能重放或保护停机。主导轴伺服中相位伺服不良时，重放画面将发生抖动或同步不稳的现象。
　　伺服电路之间相互关联，而且与其它电路也有着内在的联系。比如，进给伺服的取样信号取自循迹误差信号，并作为循迹的粗调。在电路结构上，主导轴电机、循迹进给电机驱动、及循迹线圈、聚焦线圈驱动共用同一驱动电路，甚至和托盘电机共用同一驱动电路。因此，只要驱动电路出故障，将造成多个伺服电路工作不正常。再者，伺服系统还与前置放大、伺服控制电路、供电电路、微处理器电路，以及激光头有着重要联系，这些电路和器件中的任何一个有故障都会造成伺服系统工作失常。另外，伺服系统的工作受系统控制并遵循一定的工作程序，即由加载→激光头回内极限位置→激光管供电发光→聚焦搜索→主导轴旋转→读盘并显示总曲目(TOC)→根据人工指令等这样的顺序进入相应的工作状态。所以，可以认为伺服的故障也是错综复杂的，这些就是伺服电路的故障特点。

二、伺服电路故障分析与检修
　　1.聚焦伺服电路　聚焦伺服的作用是控制物镜上下运动进行聚焦搜索，保证激光束正确聚焦并读盘。在放入光碟开机的初始阶段(又称初始化)，激光头的物镜与碟片之间的距离不可能使激光束聚焦在焦点上，甚至不在聚焦跟踪的范围之内，因此在刚开机时要执行聚焦搜索动作，由激光头中的聚焦线圈控制物镜作上下运动寻找焦点，使激光束始终准确地聚焦在碟片上。如果发生故障便无法进行聚焦或聚焦不良，导致无法读出曲目(TOC)等故障现象。
　　聚焦伺服电路的常见故障通常有两种特征：(1)放入碟片后开机，碟片不转，而且无聚焦搜索动作；(2)碟片能瞬时转动，而后自动停机。
　　第一种故障特征表明，可能是聚焦驱动电路或伺服处理电路以及聚焦线圈本身有故障，当然要在激光头有激光束发出的前提下才可下定论。另外，物镜上太脏或激光通路上灰尘侵蚀严重使光路受阻也会产生此类故障现象。检修时应首先检查激光头是否清洁，再检查是否有激光束发射，检查各连线插座是否松脱，然后对驱动电路进行检查。驱动电路通常是集成电路，其工作电压较高，一般在±12V左右，而且驱动电流较大。这些集成电路功耗较大，往往发热较高，容易造成虚焊现象，故先要检查电路板有无虚焊(元件过热后引起引脚脱焊)，再用万用表测量驱动集成电路的电源电压和输出电压，以及在路正反向电阻。如果其输出电压异常而在路正反向电阻正常，表明驱动集成电路无问题，故障可能出在伺服处理器(又称伺服控制器)，应进一步检查其工作状态，即电压、电阻参数。在实际检修操作中，往往采取从伺服控制、伺服驱动、聚焦线圈的检修顺序进行。
　　出现第二种故障特征时，涉及的故障范围较大。激光头、电机驱动电路、伺服处理电路、信号前置放大电路等出现问题均会造成这种故障特征。检查时先从激光头入手，看是否有激光束发射，看物镜是否清洁，再检测电机驱动电路。若经上述检查均正常，再用示波器检测聚焦信号放大电路是否有RF信号输出，而且正常时的RF信号幅度在0.8～1.5Vp－p范围内。如果无RF信号，说明光路信号有问题应检查激光头中的光电接收二极管。在激光头中设置有4个光敏二极管进行聚焦和循迹检测，若出现损坏会造成RF信号丢失，通常采用检测“眼图”波形来判断故障。如果有RF波形，说明光敏二极管没有问题；若RF波形幅度较正常值小，应检查激光管发射功率是否降低，光路是否受阻，如果均无问题，则故障可能是聚焦增益、聚焦平衡失调引起的。因为RF信号幅度变小时，无法形成聚焦OK信号(FOK)和聚焦过零信号(FZC)，主控制微处理器(CPU)若得不到上述两种信号(实际为聚焦在焦点时的信号，此时聚焦误差电压为0V)，将不能发出指令启动主导轴电机使碟片旋转。可试调聚焦增益和平衡电位器，看主导轴能否转动。检修此类故障时应以FOK信号为突破点，划清故障范围，有针对性地进行分析，才能准确找到故障点并予以排除。
　　2.循迹伺服电路　通常循迹伺服将进给伺服包括在内。实际上，循迹伺服使激光头作左右移动，而进给伺服使激光头作前后移动，两者的共同作用保证激光束在播放过程中始终照射在光碟的信号轨迹上。从两者关系而言，进给伺服是循迹的粗调，而循迹伺服则为细调。循迹伺服还与聚焦伺服有着内在的联系，要使循迹伺服电路正常工作，必须要有聚焦信号(FOK)这个前提条件，如果没有FOK信号，就会自动停机而无循迹误差信号产生，更谈不上进行循迹伺服了。
　　循迹伺服电路的故障比较多，其电路结构相对而言比其它伺服电路复杂，而且还与其它电路有牵连。因此，对其故障的判断有一定的难度，一般情况下搜索时间过长且不出图像和伴音或偶能出图声但质量差，以及不能编程、跳选和随机播放，可以初步判断故障在循迹伺服电路。
　　循迹伺服电路包括循迹检测、循迹误差放大、增益调节、循迹控制、循迹驱动等电路。通过对循迹误差信号的检测而得到的循迹误差信号，一路通过数字伺服处理电路控制循迹线圈驱动电路，再驱动循迹线圈作水平移动；另一路同样送至数字伺服处理电路处理，再经驱动放大，然后驱动进给电机动作，使激光头径向移动。两者的共同作用使激光束始终跟踪旋转光盘上的信息纹(又称信息轨迹)。值得注意的是，VCD机的聚焦、循迹伺服处理(伺服控制)都是由一块集成电路芯片来完成，通常先收到FOK信号后，循迹伺服电路才开始正常工作，所以聚焦信号有无举足轻重，检修时切不可忽视。
　　检修方法是，开启机盖，不放碟片并卸下碟片夹持器，观察激光头在接通电源的瞬间有无向内的滑动动作(向主导轴方向)，如果开机前已到位应先试用手指拨动进给电机传动蜗杆，将激光头拨至外端再通电观察。若有向内滑动现象，表明进给是正常的，也由此可以推测有循迹误差信号TE产生，因为进给伺服的取样信号来自于循迹误差信号。那么循迹伺服的故障范围可以缩小到伺服处理控制器、循迹伺服驱动电路，以及循迹伺服线圈等后级电路。如果没有向内滑动的现象，表明故障在伺服控制器前面的电路，先检查增益调节电路，即用示波器测试增益调节电路是否有TE信号波形输出，以及波形幅度是否正常，也可试调循迹增益电位器和E－F平衡电位器，观察波形是否正常。循迹增益电位器(TRC)是为了稳定循迹伺服而设置的，若调整不当，会使激光束焦点偏离正确的轨迹，发生跳轨或滑轨，甚至不能读取TOC。E－F平衡电位器(TEBAL)是为补偿E、F两只循迹检测光电二极管之间的固有偏差和稳定循迹伺服，以使执行机构能在碟片的平衡轨迹上，当其调整不当，机器将不能正确感知所需的信号轨迹，造成引入时间长，甚至不能读取TOC。增益与平衡都可以在TE波形上较明显看出来，增益不够会出现幅度小，不平衡则反映为0V线上下幅度不一致，可调整增益、平衡电位器加以改善。
　　如果有TE信号波形，则可判断故障在增益调节电路至循迹线圈之间，应重点检查数字伺服处理器、驱动电路和循迹线圈本身；若无TE信号波形或波形不正常，则说明故障在增益调节电路至激光头之间，可用示波器检测误差信号放大器输入端的TE信号波形，若仍无波形，故障可能在激光头。通常放入碟片很长时间也检索不出图像和伴音信号，一般是聚焦或循迹不良，但这又有两种情况：(1)聚焦搜索后能读取TOC；(2)不能读取TOC，即显示“NO DISC”。前者表明循迹伺服出故障的可能性较大，后者说明激光头老化或聚焦不良。
　　3.主导轴伺服电路　VCD光盘内圈为500转/分钟，而外圈则为200转/分钟，光盘转速在整个播放过程中要变化2.5倍，而要求其线速度不变(称为恒线速CLV)，这就需要主导轴电机进行无级变速，保证光盘信息纹与激光头之间的相对运动速度恒定，因此，主导轴电机的旋转需要进行伺服控制，才能保证其正确变速和精确地运转。
　　要使激光束通过光盘的表面速度能保持恒线速度，必须要从光盘上获得频率数据并与机器内部基准频率进行比较，产生一个控制电压来驱动光盘，使之按照正确速度旋转。所以，VCD机的主导轴伺服是从解调后的重放视频信号中分离出帧同步信号与石英晶体振荡器产生的基准信号，经频率、相位比较器比较后，得到一个频率、相位误差信号，再将误差信号转换成控制电压，然后经驱动放大后去控制主导轴电机的转速和相位。
　　主导轴伺服电路的故障现象最多的是主导轴电机不转，而这一故障的牵涉面较广，与激光管的好坏、聚焦伺服和进给伺服电路的工作正常与否有直接的关联，因为只有在这些电路完好并进入初始工作时，微处理器(CPU)才接受反馈信息，认定准备工作已经做好，在人工操作指令的控制下才发出命令接通主导轴电机电源，使机器进入设定的工作状态。
　　所以，检修主导轴伺服电路时，必须先检查上述电路，再对主导轴伺服电路进行检查。如果激光头物镜有上下抖动的聚焦动作和激光头有瞬时内滑动作且有红光束，而按下重放键主导轴电机不转(光碟不转)，可能是电机驱动电路或电机本身有故障，应重点检查其驱动电路电压，一般输入端电压在2.5V左右，输出端电压在6V左右。还可根据资料查询各引脚的在路正、反向电阻值并进行检测。对于电机是否损坏，可用万用表R×1Ω挡直接测量其阻值(一般直流电阻在20～30Ω)来判断。有时还可用3V电池试验，以电机能否转动来判断其好坏。当然，数字伺服电路损坏或异常，就无法产生误差信号和误差控制电压。前置信号处理电路有问题，就不能产生伺服误差取样信号。晶体振荡器停振就不能产生基准比较信号。所有这些均会使驱动电路失去输入控制信号而造成主导轴电机不转，最终导致机器无法读盘而不能工作。
　　再者，主导轴伺服电路故障还常表现为主导轴电机能够转动，但转动不平稳，时快时慢，故障特征是画面出现停顿。这类故障的主要原因是主导轴CLV伺服电路工作不良，应检查晶振输出的时钟信号是否正常(基准信号)，检查DSP电路输入的复合数据信号是否正常，如果DSP电路输入的EFM信号不正常，就无法取出主导轴CLV伺服所需要的帧同步信号，即使能正确分离帧同步信号而如果基准信号失常则比较不出正确的误差信号，尽管此时DSP电路有驱动信号输出，但由于失去控制作用，会导致上述故障现象的产生。另外，主导轴伺服电路中元件性能变化(如阻容元件变值、晶振频率变化)，还会引起图像无彩色、黑白画面扭曲等现象(伴音正常)，这是时基误差所致，检修时必须要引起注意。

三、故障检修实例
　　[例1]故障现象　松下S－6001C型VCD机，能装碟和出碟，但不能读出曲目，也不能播放。
　　分析与检修　开启机盖观察，发现激光头在接通电源瞬间有内滑回归的进给动作，这表明进给伺服正常，同时也说明激光头有激光束发出，有循迹误差信号产生，由此进一步推断，数字伺服电路、数字信号处理(DSP)电路也属正常，故障范围缩小到聚焦/循迹驱动电路。
　　该机机心是典型的飞利浦CDM12机心。重点检测U3(TDA7073A)驱动集成电路各脚电压与在路电阻，发现聚焦输出端{13}、{16}脚电压仅为0.6V(正常为6V)，拔下聚焦线圈插头，测它们的电阻，结果{16}脚正反向对地电阻均为1.3kΩ(正常时正、反向电阻分别为8.5kΩ和9.5kΩ)，判定驱动集成电路已短路性损坏。将其换新，机器能正常播放。顺便指出：当该驱动电路性能变坏时，将使驱动力降低而导致聚焦搜索的上下抖动幅度(即伸缩幅度)不够，可能产生时而能读盘，时而不能读盘的现象。
　　[例2]故障现象　万利达N28型VCD机，放入光碟不能播放，也不显示TOC。
　　分析与检修　打开机盖观察，开机瞬间光碟转动一下后停止，说明主导轴电机和驱动电路均正常，也表明其与CPU间的通信联系基本正常。卸下夹持器再开机查看，物镜有聚焦搜索动作，而且只抖动2次就检索完毕，说明激光头能正常发射激光，表明聚焦伺服电路也正常。那么是什么原因引起主导轴不转呢?这要从自检工作程序分析入手。
　　由工作原理得知，碟片加载完成后，进给电机将光头组件移向光盘内圈零轨附近，触动检测开关，给CPU提供回位检测信息，开始聚焦访问。由CPU来的聚焦访问信号加到数字伺服处理器并输出控制信号，经驱动放大后驱动聚焦线圈，控制物镜作上下动作进行聚焦搜索，同时碟片的反射信号由光敏二极管接收后，进行聚焦误差检测，CPU接收到聚焦误差检测过零信号(FZC)后立即指令停止驱动物镜。然而物镜停止搜索并不等于聚焦访问结束，CPU还要判断碟片反射来的RF信号幅度是否最大、FOK信号是否正常(即焦点是否最小)，只有当FOK、FZC信号均正常时，才认定聚焦完毕，并指令主导轴伺服电路驱动主导轴旋转。
　　从故障现象来看，虽能进行聚焦搜索，但CPU并未认定FOK信号正常，所以没有发出主导轴旋转指令，从未显示曲目(TOC)可以窥见一斑。为节省检修时间，先从光敏二极管检查入手，仔细检测接插座A109D2～D4的连线，发现其{12}脚(D4)电阻值较大，拆下发现该连接线从插头根部折断，可能是光头架来回移动造成断裂，但从外表看不出来。重新焊接好断线，机器工作恢复正常。