Comment fonctionnent les lecteurs CD : de l'optique laser au son analogique

La chaîne de lecture du Compact Disc

Un lecteur CD lit un disque polycarbonate de 12 cm avec un laser infrarouge 780 nm. Voici le chemin du signal.

1. Rotation : Moteur broche fait tourner le disque à Vitesse Linéaire Constante (CLV) : 500 tr/min (intérieur) → 200 tr/min (extérieur) ≈ 1,2–1,4 m/s.
2. Tête optique : Diode laser → collimateur → séparateur de faisceau → lentille objectif (NA 0,45) focalise sur ~1,7 µm sur la couche aluminium réfléchissante (1,2 mm de profondeur).
3. Détection creux/plats : Creux (0,5 µm large, 0,83–3 µm long) causent déphasage → interférence destructive → modulation d'intensité.
4. Photodiode : Détecteur à 4 quadrants capte le faisceau retour → génère signal RF (EFM – Eight-to-Fourteen Modulation) + signaux d'erreur mise au point/suivi.
5. Asservissements : Asservissement mise au point (actionneur vertical lentille), asservissement suivi (actionneur radial / déviation faisceau), asservissement broche (CLV).
6. Traitement signal : Ampli RF → démodulateur EFM → correction d'erreurs CIRC (C1/C2) → désentrelacement → extraction sous-code (TOC, temps, ISRC).
7. CNA : 16-bit / 44,1 kHz stéréo PCM → suréchantillonnage filtre numérique → CNA Delta-Sigma → filtre passe-bas analogique.
8. Sortie : RCA niveau ligne (2 Vrms), Optique/Coax S/PDIF (numérique), Ampli casque (portables).

Spécifications clés

• Débit données : 4,3218 Mbps (canal) → 1,4112 Mbps audio.
• Correction d'erreurs corrige erreurs en rafale jusqu'à 4000 bits (2,5 mm).
• Suppression gigue via tampon RAM + PLL.

Les lecteurs modernes intègrent tout le DSP dans une seule puce (ex. Sanyo, MediaTek, Sony CXD).