No title

Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde


Geschiedenis

http://molphys.leidenuniv.nl/~eliel/teaching/fmt/fmt.html

•Inleiding •geschiedenis •optica van de cd speler •elektronica van de cd speler

E.R.Eliel G.W. ‘t Hooft

Optisch data opslag

3

1


Plaat en speler


http://www.howstuffworks.com/cd.htm http://www.howstuffworks.com/cd.htm

How HowCompact CompactDisk DiskWork Work

4

2

http://www.research.philips.com/pressmedia/background/optrec/index.html http://www.research.philips.com/pressmedia/background/optrec/index.html

History Historyof ofCD-ROM CD-ROM

http://www.os.philips.com/cd/cd-rom/geninfo/index.html#opti http://www.os.philips.com/cd/cd-rom/geninfo/index.html#opti

General GeneralInfo InfoCD-ROM CD-ROM

http://www.km.philips.com/laseroptics/ http://www.km.philips.com/laseroptics/

Philips PhilipsOptical OpticalStorage Storage

Literatuur

lens

4-voudige detector

kwart-lambda plaat

Polarizerende deelspiegel

Astigmatische lens

Prisma’s


Diode laser

beschermende acryle laag

spiegel

lens

Compact disk

Lichtweg van de compact disk


Trends in video opslag

7

5

2

1985

CD-ROM 650 MB

0.1 1980

1

10

100

1990

jaar

1995

DVD RAM MD

Hard disc

MO

CD-R

DVD-ROM 4.7GB

ZIP


3-D Lichtweg

2000

JAZ

CD-RW

2005

DVD-RAM 2.6 GB

DVD 20GB

2010

DVD 40GB

Opslag dichtheid van diverse media


Dichtheid (bits/µm )

8

6

1.22λ 1.22λ = D NA

∆θmin

(pedrotti & pedrotti, §16-4)


xmin = f θ min = f

∆θ min

1.22λ = D

-300

Optische resolutie


Spot op de plaat in // richting te groot of lichtverlies door afkappen in E richting

Halfgeleider laser : 0.8 x 3 µm2

Laser en prisma paar

Intensiteit Æ

Θ→

Hoek Æ

00

//

E

300

11

9

d1

α α = cot -1(n)

Θb =tan-1(n)

Twee prisma’s: in één richting vergroting van de bundeldiameter met n2

prisma paar


Optische plaat


d1 = n.d0

p- polarisatie

d0

12

10

lens

3

2

3

4

1

4

-

+

-

Plaat in focus

V0=1+3-(2+4)

Plaat te ver weg

Focus fout signaal


2

1

+

1.2mm substraat

2 3

1 4

-

13

15

Plaat te dichtbij

+

Meten door substraat

gecorrigeerde lens


Meten door lucht

substraat

Invloed van stof


te veraf

te dichtbij

Foucault methode


in focus

3 2

4

B 1

C

te veraf

4

3

2

1

14

16

Fout signaal: 1+4-2-3

Focus fout signaal: 1+3-2-4

te dichtbij

A

Focus met astigmatisme

signaal = A-C

+ -

-1ste

0de

2de

1ste


a(sin θ i − sin θ o ) = mλ

Evenwijdige bundel

-2de

CD als tralie


C

B

A

Spoor volgen met 3 spots

-1ste 0de

19

1ste

17

2 extra detectoren 1 extra tralie µm

0

1.6

A-C

A

C

Modulatie diepte

radiële afstand [µm]

A

radieel fout signaal


Volg signaal = A-B

A

B

Interferentie tussen 0de orde en 1ste of –1ste orde

Spoor volgen


-1.6

C

1.0

0.4µm

20µm

18

20

Staphoogte: λ/8 Fase verschil : π/2




Detector signaal

motor

veren

focus

slede positie

lens

I=0.25

I=0.5

I=1

I=0.25

21

23

¼ van het licht maar naar de detector ¼ van het licht terug de laser in (extra ruis)


I=0.5

Deelspiegel

elektromagneten

radiële positie

plaat

Schema actuatoren


motor lade open/dicht

motor

eiπ/2=i

450

X-Y

X-as


•Al het licht naar de detector •Extra λ/4 plaatje + coating in deelspiegel

λ/4 :

900 ~

X+iY

λ/4

PBS

Polariserende deelspiegel + λ/4 plaat


loopwerk

X+Y

24

22

totale detector signaal

detectie niveau

0 : < 30% 1 : > 70%

langs het spoor

3 extra bits om woorden aan elkaar te plakken


01111010

10010000000010 xxx

EFM (Eight-to-Fourteen Modulation): Van alle digitale getallen van 14 bits zijn er 267 die voldoen aan de (2,10) regel, d.w.z minimaal 3 en maximaal 11. Hiervan worden er 256 = 28 gebruikt.

Als de 1-en en 0-en elkaar te vlug afwisselen kan je makkelijk interferentie tussen de verschillende symbolen krijgen. Daarom minstens 3 1-en of 0-en achter elkaar.

Als er heel veel 1-en of 0-en achter elkaar komen dan kan de klok niet teruggewonnen worden. Daarom hooguit 11 1-en of 0-en achter elkaar.

kodering


oogpatroon

hoog frequent signaal

27

25

lus filter

3Tclk

5Tclk

spanning naar frequentie omzetten

fase detector

7Tclk

1 -

i1 0 s1=0,1

+

-

2R

3Tclk

De tijdsduur van een hoog of laag signaal moet vergeleken worden met een signaal met een‘vaste’ periode. Deze klok wordt uit het ruwe signaal teruggewonnen.

s1VR 2R V u it = iin ⋅ 2 R = s1V R

i1 = iin =

Vuit

26

28

Een OpAmp probeert de ingangen op dezelfde spanning te houden

DAC=Digital Analog Converter


VR +

2R

2R

iin

DAC (1 bit)


klok

HF signaal

klok signaal

ingang signaal

klok signaal

VR

+

-

1

2R

i2 0

R

1

2R

i1

Vb=0

0

iin

si=0,1

+

-

2R

TijdÆ

s Vuit = ( 2 + s1 )VR 2

sV sV iin = 2 R + 1 R 2 ⋅ 2R 2R

V sV i1 = iin − a = 1 R R 2R

31

29

V V −V s V −V i2 = a + a b = 2 R a ⇒ R 2R 2R 2Va s2VR ⇒ = R 2R

Bemonstertijd: ∆t = 22.8µ s Bemonsterfrequentie: F = 44.1 kHz Hoogste audio frequentie: 22 kHz


↑ s i g n a a l

Bemonsteren


2R

Va

DAC (2 bit)

1

i2 0 1

2R

i1 0

iin

Vuit = (

+

-

2R

X

−q ≤ XQ − X ≤ 0

afbreken

XQ

Stap grootte: q

X


Niet lineairiteit: ( x + y )Q ≠ xQ + y Q

− q 2 ≤ XQ − X ≤ q 2

afronden

XQ

Stap grootte: q

XQ

Stap grootte: q

X

0 ≤ XQ − X ≤ q

32

als X < 0

Modulus afbreken −q ≤ XQ − X ≤ 0 als X > 0

Kwantisering

30

sn s s + " + 21 + 10 )VR n −1 2 2 2

•Slechts 1 OpAmp en 2 soorten weerstanden •Alle weerstanden moeten hetzelfde zijn met een nauwkeurigheid van 1:2n

in 0

2R

R


1

2R

N bits 2N niveaux 2-N nauwkeurigheid

VR +

-

2R

R

DAC (n-bit)

Vin

-2Xm

-Xm

XP

-Xm

Xm

X

-Xm

Xm

XP

overloop

C

R2

NVin t N Vin dt = ∫ RC RC

+

-

reset

tijd


Vuit =

R

digitaal getal (N)

X

2Xm

-Xm

XP

t = 1µ s

C = 10 µ F R = 100k Ω

Vin = 1V

Vuit

X

35

Vuit = N µV

33

3Xm

Xm

nulstelling

Zaagtandvormige overloop

Xm

-Xm

Xm

van Digitaal naar Analoog (DAC)


-3Xm

-Xm

Xm

verzadiging

comparator

DAC

1/-1

filter

Q

kwantisatie 0/1

2∆t = fmax

1


Het filter, de comparator en de DAC bepalen hoeveel 1-en en 0-en

De kwantisator hoeft maar 1 niveau heel nauwkeurig te weten

34

In plaats van 1 signaal met N bits geeft de uitgang M signalen van 1 bit

in

ADC

No title

Recommend Documents