Lecteur CD Nakamichi OMS-7E II

1°) Présentation générale :

L'OMS-7E II fait partie des dernier lecteur CD commercialisé par Nakamichi (avant son rachat), il fut fabriqué entre 1986 et 1989 et était vendu pour la somme de 16.000 F.

Le bloc optique est un Sony KSS-123, la mécanique est propriétaire. Les circuits de pilotage sont de deuxième-troisième génération avec de nombreux réglages à faire. Il intègre un décodeur de trame CX23035, un filtre sur-échantilloneur SM5804B, et deux DAC Burr Brown PCM54 (c'est la sortie en courant qui est utilisée ici). Un point important : il y a une isolation par optocoupleurs entre le filtre sur-échantilloneur et les DAC, le filtre post-DAC est à éléments discrets, enfin l'électronique analogique de conversion courant/tension et d'amplification est entièrement en éléments discrets, sauf pour l'ampli casque (NJM4556), Il est télécommandable, et possède un système (un peu complexe de maniement) de mémorisation des plages, rappel, etc. L'affichage est du type fluorescent vert très lisible.

Données constructeur :

- Pleurage et scintillement : inf aux limites de mesures

- BP : 5 Hz - 20 kHz +/-0,5 dB

- SNR > 102 dB

- Dynamique : > 96 dB

- THD : < 0,003 % à 1 kHz

- Séparation canaux : > 100 dB

- Sortie : 2 Vrms sur 100 ohms

- Dimensions : 435 x 100 x 308 (mm)

- Masse : 7,2 kg

a) Partie mécanique :

La mécanique de lecture est bien faite, bien suspendue (elle peut être bloquée par deux vis pour le transport), une particularité : le bouton de sortie et entrée tiroir se situe... sur le tiroir lui-même.

Le boîtier est très bien fait très rigide, il y a deux PCB l'un au-dessus de l'autre. Il est à ce sujet un peu dommage que le PCB alim (qui chauffe) soit situé... en dessous...

La façade est en alu anodisé noir, les boutons de bonne qualité.

b) Partie électronique :

Elle est bien résumée par le diagramme suivant :

Le pickup laser est du type trois faisceaux : un pour la lecture et deux pour le tracking. Les trois faisceaux sont obtenus à partir du seul faisceau laser par un prisme associé à un miroir semi-transparent.

Dans un lecteur CD de ce type il  y a un réseau de six photodiodes :

- quatre servent à la lecture des informations contenues sur le disque.

- deux très légèrement excentrées à au tracking.

On obtient ainsi six informations :

- quatre pour la lecture à proprement parler (et le focus)

- deux pour le tracking

Ces signaux étant très faibles et de haute fréquence, il faut les amplifier : c'est le rôle de U101 (CX20109).

Ensuite il faut traiter ces signaux :

- les quatre signaux venant des photo-diodes de lecture vont servir à deux choses : assurer un bon "focus" c'est à dire que le faisceau laser soit converge bien à la surface du disque ; et à lire les info sur le disque.

Pour assurer un bon focus, la lentille du bloc peu se déplacer de bas en haut, cette fonction est réalisée grâce à un système asservi,qu'il faut régler de façon précise (trimmer de Focus Offset et de Contrôle de gain). Une fois que ceci est correct, la focalisation va se faire correctement et un signal "Focus OK" va être délivrer à U102, le signal obtenu après une bonne focalisation (et la rotation du disque !) sera le diagramme dit "de l'œil".

- les signaux issus des deux photodiodes vont servir à assure le suivi de piste : la piste est une spirale partant du centre de la piste vers la périphérie. Le laser doit suivre cette piste, il le fait grâce à un "tracking fin" : la lentille va se déplacer latéralement et un tracking "grossier" qui va faire avancer l'ensemble du bloc. A ce niveau il y a plusieurs systèmes de réglages : un réglage de l'offset à l'entrée du comparateur, un réglage de balance entre les deux photodiodes (une sorte de balance entre les deux signaux et un contrôle de gain. Tout ceci est réalisé par U102 et là aussi nécessite plusieurs réglages manuels grâce à des trimmers.

L'APC indiqué sur le schéma est un système automatique de réglage de la puissance de la diode laser, le réglage de cette puissance est faite en usine grâce à un petit trimmer se trouvant sur le bloc optique. Il ne faut jamais dérégler ce trimmer sous peine d'écourter fortement la durée de vie de la diode laser.

Le signal du diagramme de l'œil est ensuite envoyé à un circuit compliqué U301 (CX23035). Ce circuit va gérer plusieurs choses :

- le vitesse de rotation du disque : il faut en effet que le débit d'info de lecture (débit de trame) soit constant, comme v = w.r, plus le rayon du disque augment et plus il faut en ralentir la vitesse de rotation de façon à garder un "débit de trame" régulier. Le VCO sert entre autre à avoir une base de temps fixe pour réaliser cette opération.

- le reste est un traitement très complexe du signal de trame destiné à supprimer les erreurs de lecture, à décoder le info initiales du CD (le n° des plages, leur longueur...).

Le microprocesseur U401 sert à  :

- piloter le servo en fonction des info envoyés par l'utilisateur, ainsi que U301

Le second microprocesseur assure la communication avec l'utilisateur, le gestion de l'affichage, de la télécommande, les commandes (FFW, PSE, PLAY...).

On arrive au "Filtre digital" (U303). il ne s'agit pas à proprement parler, mais d'un sur-échantillonneur x 4, de 44,4 on passe à 176,4 kHz. On démontre (par des mathématiques assez compliquées) que la reformation du signal audio d'origine (celui qui a été enregistré et codé sur le disque) fait apparaître un signal parasite (le bruit de quantification) et un phénomène nommé "aliasing". Pour éviter ces deux phénomènes on va sur-échantillonner le signal. Plus la fréquence d'échantillonnage est élevée et plus le bruit de quantification sera faible et loin de la bande fréquence de l'oreille humaine. Une suppression de cette étape (le Non Over Sampliging) est dangereux pour les tweeter d'enceintes et dégrade la qualité du son en sortie du CD, il faut donc absolument éviter les twwek qui proposent un NOS (Non Over Sampling) en supprimant l'action de ce filtre numérique ! A noter que tous les lecteurs de CD sont oversamplés, même ceux de première génération.

On arrive ensuite à quatre circuits qui sont très rarement utilisés : des optocoupleurs U501 à U504. A quoi servent-ils ? Les vieux optocoupleurs du fait de leur conception avaient une bande passante limitée : pour le TLP552 ici utilisé, le composant ne peut passer des fréquences supérieures à 16 MHz, du coup on réalise un filtrage quasi parfait des harmoniques et du bruit de quantification !

Suivent quatre circuits (U506R/L et U507R/L) qui vont transformer le signal série en un signal parallèle gérable par les deux convertisseurs N/A.

Les CNA sont des PCM 54 KP, 16 bits, se sont des convertisseurs anciens (à résistances commutées de très haute précision). Ca marche bien et le fait qu'il y en ait deux physiquement bien séparés permet d'avoir une diaphonie très faible.

L'étage final (amplificateur audio en entièrement en éléments discrets de très bonne qualité, il a donc un SNR excellent, la stabilisation des tension d'alimentation y est très très bien faite

En rouge : le chemin du signal

Encadré en vert : les deux stabilisateurs de tensions qui fournissent les rails + 9 V et - 9 V

La CR fixe est réalisée vis le demi NMJ353 entouré en jaune,et une CR variable qui commande le volume par l'autre moitié du NMJ353. La prise casque utilise un autre CI intégré, mais n'est pas visible ici.

En bleu un petit commutateur (commandé par le premier microcontroleur, qui est pour cette fonction sous la dépendance du contrôleur central (U301)) et nommé : de-emphasis ON/OFF. Qu'est-ce que c'est ?

La mise au point du CD a été faite pratiquement en même temps par Sony d'un côté et Philips de l'autre. Philips n'avait que des convertisseurs N/A 14 bits, alors que les Japonais avaient déjà des convertisseurs 16 bits. Pour pallier ce déficit en bit, Philips a imaginé de renforcer considérablement les fréquences hautes lors de l'encodage des CD, de façon à palier les défauts liés à ces 2 bits manquants.

Il y a donc eu des CD (maintenant très anciens) qui ont été encodés avec un signal de départ "disant" : ce CD a été enregistré avec du pré-emphasis, il faut activer un filtre de fréquences hautes au niveau analogique de la restitution du son...

Cette technique a été très vite abandonnée grâce au développement de CNA 16 bits et de filtres digitaux plus performants par Philips.Seuls des CD encodés entre 1982 et 1987 (à la louche) l'ont été avec ce système. Il est aujourd'hui complètement obsolète.

2°) Problèmes à la réception :

L'appareil s'allume mais ne lit pas les CD.

3°) Recherche des causes et dépannage :

Les réglages de focalisation étaient mauvais, ils ont été repris. La TOC est lue, mais pas de démarrage de la lecture.

Le moteur de tracking grossier (feed motor) ne tourne pas...

Après recherche, il a été possible de faire tourner ce moteur.

Même après tous les réglages bien refaits et nettoyage du bloc optique, la lecture se fait de façon très approximative.

Changement du bloc optique.

Reprise de tous les réglages : ça marche. Il faut cependant noter que si l'on se conforme complètement aux valeurs de réglage données dans le SM, le lecteur ne marche pas ! Si on monitore le signal sur les diodes de tracking, on constate que le signal obtenu n'est pas identique sur les deux photo-diodes (un signal est un peu plus élevé que l'autre). Si l'on fait un réglage de la balance E-F (ces deux lettres correspondent sur un bloc trois faisceaux aux deux photo-diodes de suivi de puise) au milieu (conformément au SM), ça ne marche pas, il faut donc ré-équilibrer par action sur le trimmer de balance E-F en ayant un signal TE qui ne correspond pas à celui donné dans le SM. Ceci sera plus expliqué dans la partie ci-dessous : "le dépannage en images"

Compte tenu de l'âge du matériel, un recapage de l'alim, d'une partie du servo de pilotage du chariot, et de la partie analogique a été fait, il était d'autant plus justifié que cet appareil est aussi atteint par le pb de la "colle oxydante".

4°) Le dépannage en images :

a) Nettoyage de la carte logique et recapage :

On trouve sur le côté cuivre du PCB logique une trace d'oxydation liée à la colle qui maintenait le fil noir contre PCB.

Carte logique état initial : traces d'oxydation importantes dans la zone des alim.

Oxydation en surface (certains composants HS ont déjà été enlevés, encore une fois les pattes métalliques des composants noyées dans la colle oxydante de maintien des gros condo de filtrage, ont été attaquées... On remarque en blanc deux trimmers multitours : c'est un essai pour voir si l'utilisation de trimmer de précision améliore les réglages... la réponse est "non, et même au contraire !". les anciens trimmers simple tour seront donc remis en place.

Zone oxydée nettoyée et composants HS changés.

La carte logique recapée. Cette carte comporte les servo de pilotage du bloc (en CMS sur l'autre face), les deux processeurs de contrôle : routines internes et interface avec utilisateur, la RAM (en haut à droite), le flitre digital (sur-échantillonneur x 4) et le circuit de traitement de trame sont en CMS sur l'autre face.

Pas mal de condo changés...

b) Nettoyage de la carte analogique :

Cette carte est située sous la carte logique, séparée d'elle par une cloison en métal ; elle est donc dans un espace assez confiné puisqu'en dessous se trouve le châssis. C'est un peu ennuyeux car on y trouve pas mal de composants qui chauffent en particulier au niveau des alim...

Toujours la classique colle oxydante...

Carte N/A et analogique :

- premier plan pointés en vert : les optocoupleurs, en rouge les buffers de conversion série/parallèle. Entourés en violet les deux convertisseurs numérique analogique.

- second plan : entourés en vert les deux circuits d'amplification en éléments discrets, cerclés en jaune : les relais de muting, et au milieu les alim (qui chauffent pas mal...).

Les composants sont tous de très bonne facture : Nichicon, Burr-Brown pour les CNA...

Les deux barres en cuivre réalisent un blindage entre partie numérique et analogique.

c) Réparation de la sortie casque :

La sortie casque était HS... C'est assez rare sur les lecteurs CD. L'AOP était HS... Très étonnant, ou alors une personne a eu la très mauvaise idée de brancher une source sur cette sortie "phones"...

Rien de particulier...

d) Remontage :

Ci-dessus : mise en place d'une nouvelle courroie au niveau du feed motor.

Vue d'ensemble de l'appareil (du dessus) :

5°) Réglages :

C'est une partie souvent assez délicate surtout sur les lecteurs un peu anciens. De surcroît celui-ci va révéler une surprise amusante.

Le SM est bien fait et permet de facilement régler la fréquence du VCO, le focus servo, et l'offset de tracking.

Le tracking offset à zéro avec le bruit de fond du servo.

Pour les focus servo gain et offset  on peut s'aider de l'aspect du signal RF :

La photo est certes un peu floue, mais on voit quand même qu'on a un beau "diagramme de l'œil".

On arrive ensuite à la balance E/F c'est à dire le réglage des sensibilités relatives des photo-diodes E et F de tracking. Le SM indique qu'il faut trouver une signal symétrique autour de zéro, ce qui est logique... Là grosse surprise : si l'on règle la balance E/F selon le SM, le lecteur ne marche pas bien du tout !

En cherchant un peu on s'aperçoit que l'amplitude des signaux provenant des photodiodes n'est pas la même (en moyennant chaque spectre) !

Une photo-diode donne un signal plus fort que l'autre... Il semble peu probable que se soit un pb au niveau des photo-diodes elles-mêmes, par contre il est fort possible que les deux chemins optique de tracking ne soient pas parfaitement symétriques (le miroir semi-transparent, le serait un tout petit peu moins d'un côté que de l'autre...).

En conséquence le signal E/F balance ne peut plus être symétrique par rapport à zéro (il faut régler le servo de façon à rattraper l'asymétrie des signaux :

On voit très très bien le décalage autour du zéro vers le haut !

Ce décalage traduit le fait que le réglage de la balance n'est pas "au centre" mais doit être décalé en positif pour compenser la différence d'amplitude des signaux provenant des photodiodes E et F.

Pour info ci-dessous le signal sur le feed-motor (tracking grossier) et le bruit du servo traking en fonction des commandes activées : Play, Pause, Skip. On voit bien l'arrêt en pause et au contraire le dernier skip où un saut de pistes important fut demandé.

6°) Bilan :

Un bel appareil tant sur le plan esthétique, qualité de fabrication que technique (même s'il est complètement obsolète sur le pilotage des servo), on note en particulier le fait que l'étage d'amplification BF soit entièrement en discret (ce qui à l'époque était un gage de meilleur SNR que la techno intégrée). Reste que la techno discrète bien faite (pas les Burson et autres blagues) continue d'être très fidèle au rôle même de la HiFi : restituer le signal au plus près de celui qui a été enregistré et voulu par l'interprète et/ou le compositeur...

7°) Statut :

Restitué à son propriétaire.