[精选]任务1光盘驱动器的基本结构及原理.pptx
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1、工程工程7 7 光盘驱动器的维护与维修光盘驱动器的维护与维修任务任务1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理任务任务2 光盘子系统常见故障光盘子系统常见故障任务任务3 光盘驱动器及盘片的保养光盘驱动器及盘片的保养4/19/20231任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 CD-ROM是光盘中的一种,直径为是光盘中的一种,直径为12cm,存储容量可达,存储容量可达650MB-740MB,存贮量可达,存贮量可达6亿个数据字符以上,如果单纯存放亿个数据字符以上,如果单纯存放文字,一张光盘相当于文字,一张光盘相当于15万张万张16开的纸。以数字形式存放高质
2、量开的纸。以数字形式存放高质量的声音、图像、文字、计算机程序和动画等多种媒体的数据,其的声音、图像、文字、计算机程序和动画等多种媒体的数据,其单位存储成本低。理论上可永久保存,对环境无苛刻要求,最少单位存储成本低。理论上可永久保存,对环境无苛刻要求,最少保存寿命达保存寿命达30年以上。年以上。一、光盘驱动器的结构一、光盘驱动器的结构 光光驱驱由由机机械械器器件件、电电子子器器件件和和光光学学器器件件三三局局部部组组成成。其其结结构构包包括括光光盘盘头头、激激光光器器、光光电电检检测测器器、光光学学器器件件和和伺伺服控制系统等。如图服控制系统等。如图8-1所示。所示。4/19/20232任务任务
3、1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 1光盘头光盘头 光盘头是光盘的读出系统,如同磁盘的磁头一样,它发射出来的激光盘头是光盘的读出系统,如同磁盘的磁头一样,它发射出来的激光束照射到光盘的反光面上,被反光层反射后,经光电检测器将反射光束照射到光盘的反光面上,被反光层反射后,经光电检测器将反射回的激光束转换为电信号,再经电子线路处理后得到信号编码,编码回的激光束转换为电信号,再经电子线路处理后得到信号编码,编码经译码后便得到读出的数据。光盘头得到从光盘外表反射回的激光束经译码后便得到读出的数据。光盘头得到从光盘外表反射回的激光束信号,还可判断出聚焦误差、光道跟踪误差,这些误
4、差信号使聚焦伺信号,还可判断出聚焦误差、光道跟踪误差,这些误差信号使聚焦伺服系统和径向光道跟踪伺服系统动作,将激光束调整到最正确位置。服系统和径向光道跟踪伺服系统动作,将激光束调整到最正确位置。4/19/20233任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 2激光器激光器 激激光光器器由由激激光光二二极极管管和和聚聚焦焦透透镜镜等等组组成成。砷砷化化镓镓半半导导体体激激光光器器可可发发射射出出波波长为长为0.78m、输出功率为、输出功率为0.5mW的激光束。的激光束。3光电检测器光电检测器 光光电电检检测测二二极极管管将将从从光光盘盘外外表表反反射射回回的的激激光光束
5、束转转换换为为电电信信号号,由由电电信信号号强强弱弱的的变变化化,便便可可检检测测出出该该信信号号是是来来自自光光盘盘的的凹凹区区、凸凸区区还还是是两两区区交交界界处处,并并得得到到聚聚焦焦误误差差、光光道道跟跟踪踪误误差差及及速速度度误误差差等等,从从而而由由伺伺服服控控制制系系统统进进行行实实时时调整。调整。4光学器件光学器件 包包括括光光栅栅、激激光光束束别别离离器器、放放大大镜镜等等,准准直直透透镜镜将将激激光光束束变变成成圆圆柱柱形形光光束束。激激光光束束别别离离器器半半反反镜镜使使反反射射回回的的激激光光束束射射向向光光电电检检测测二二极极管管,物物镜镜由由音音圈圈电电机机带带动动
6、下下上上下下移移动动和和沿沿盘盘片片的的径径向向微微量量移移动动,使使激激光光束束焦焦点点始始终终落落在在光光盘的光道上。盘的光道上。5伺服控制系统伺服控制系统 在在光光盘盘驱驱动动器器中中,有有三三个个基基本本伺伺服服控控制制系系统统:聚聚焦焦伺伺服服系系统统、径径向向光光道道跟跟踪伺服系统和光盘转速控制系统。踪伺服系统和光盘转速控制系统。4/19/20234任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 1聚聚焦焦伺伺服服系系统统的的目目的的是是进进行行自自动动聚聚焦焦。聚聚焦焦误误差差检检出出方方式式采采用用非非点点收收差差法法,非非点点收收差差法法就就是是根根据据
7、光光盘盘反反射射面面位位置置的的变变化化,反反射射光光的的聚聚焦焦位位置置移移动动,通通过过圆圆柱柱面面透透镜镜对对投投影影光光形形状状进进行行变变化化,用用4分割分割PD差动检出,如图差动检出,如图8-4所示。所示。4/19/20235任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 利利用用该该误误差差信信号号去去控控制制光光学学头头中中的的音音圈圈电电机机,音音圈圈电电机机带带动动物物镜镜上上下下移移动动,使使激激光光束束焦焦点点直直径径约约1m始始终终落落在在光光盘盘的的信信息息面上。面上。4/19/20236任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基
8、本结构及原理 2径径向向光光道道跟跟踪踪伺伺服服系系统统的的目目的的是是使使激激光光束束始始终终落落在在光光盘盘的的光光道道上上。由由于于光光盘盘上上光光道道很很密密每每英英寸寸16000条条,假假设设光光学学头头的的激激光光束束径径向向移移动动读读另另一一光光道道信信息息时时,有有可可能能会会使使激激光光束束移移动动到到两两光光道道之之间间,而而未未对对准准光光道道。径径向向光光道道跟跟踪踪伺伺服服系系统统采采用用了了与与聚聚焦焦伺伺服服系系统统同同一一个个音音圈圈电电机机,此此电电机机不不但但可可以以上上下下移移动动,还还可可以以沿沿光光盘盘径径向向微微量量移移动动。所所以以物物镜镜也也可
9、可作作径径向向微微量量移移动,以使得激光束始终落在光盘的光道上。如图动,以使得激光束始终落在光盘的光道上。如图8-6所示。所示。4/19/20237任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 3光光盘盘转转速速控控制制系系统统的的目目的的是是用用来来控控制制光光盘盘的的转转速速。光光盘盘转转速速的的快快慢慢是是通通过过单单位位时时间间读读出出的的编编码码多多少少来来得得知知的的,当当读读出出的的编编码码比比标标定定的的多多时时,表表示示转转速速快快了了,反反之之转转速速慢慢了了。因因而而,可可用用这这信信号号去去控控制制光光盘盘驱驱动动马马达达的的转转速速,使使其其保
10、保持持在在要要求求的的速速度上。度上。为为了了获获得得较较高高的的数数据据传传输输率率,光光驱驱多多采采用用CAV和和PCAV的的数数据读取技术和一光多道技术。据读取技术和一光多道技术。CAV恒恒定定角角速速度度技技术术采采用用始始终终恒恒定定的的马马达达速速度度读读取取光光盘盘数数据据,使使其其外外圈圈的的数数据据传传输输率率大大大大提提高高。高高倍倍速速光光驱驱的的标标称称值值如如52X,是是指指CAV技技术术所所能能到到达达的的最最大大数数据据传传输输率率为为52倍倍速速,即即7800kbit/s。4/19/20238任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理P
11、CAV局局部部恒恒定定角角速速度度技技术术则则是是早早期期低低速速12速速以以下下光光驱驱采采用用的的CLV恒恒定定线线速速度度,即即保保持持单单位位时时间间读读出出的的编编码码不不变变技技术术和和CAV技技术术的的结结合合,读读取取内内圈圈数数据据时时用用CLV方方式式,此此时时转转速速很很快快。而而当当马马达达的的速速度度到到达达一一定定速速度度向向外外圈圈读读取取时时,则则采采用用CAV方方式式到到达达最最大大的的读读取取速速度度,保保持持内内外外圈圈数数据据读读取取的的稳稳定定。24X以上的光驱都普遍采用以上的光驱都普遍采用CAV和和PCAV的数据读取方式。的数据读取方式。“一一光光多
12、多道道技技术术是是激激光光束束可可以以同同时时阅阅读读光光盘盘上上的的多多条条光光道道,因因此此,它它比比普普通通的的单单束束技技术术读读取取信信息息范范围围大大。而而且且,它它所所增增加加的数据传输率在整个光盘上都是恒定的。的数据传输率在整个光盘上都是恒定的。4/19/20239任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 二、二、CD-ROM光盘结构和盘中数据的存放方式光盘结构和盘中数据的存放方式 1CD-ROM光盘结构光盘结构 CD-ROM光光盘盘的的直直径径为为4.75英英寸寸12cm,中中心心装装卡卡孔孔为为15毫毫米米,厚厚度度为为l.2mm,重重量量约约为
13、为1418g。标标有有字字符符一一面面为为盘盘片片的的最最上上层层,其其实实是是一一层层涂涂了了漆漆的的保保护护层层;第第二二层层是是铝铝膜膜反反射射层层,可可反反射射激激光光束束;第第三三层层是是聚聚碳碳酸酸脂脂透透明明基基片片。光光盘盘制制作作时时,是是将将数数据据从从模模片片上上转转移移到到塑塑料料基基片片上上。将将光光学学等等级级的的塑塑料料所所制制成成的的熔熔化化树树脂注入在一个高精度的注塑模具空腔内,模具的一面是模片。脂注入在一个高精度的注塑模具空腔内,模具的一面是模片。这这一一过过程程只只需需要要几几秒秒钟钟,其其产产品品是是一一个个其其中中一一面面有有预预刻刻槽槽和和数数据据点
14、点的的塑塑料料盘盘,预预刻刻槽槽用用来来对对光光道道进进行行径径向向定定位位。然然后后塑塑料料盘盘载载有有数数据据的的一一面面用用溅溅镀镀法法镀镀上上一一层层极极薄薄纯纯铝铝,形形成成反反光光层层。最最后后是是在在铝铝外外表表再再加加上上一一层层巩巩固固的的漆漆膜膜。这这一一层层漆漆保保护护铝铝膜膜不不会会被被划划伤伤,不不会会氧氧化化,并并可可作为标签印刷的工作外表。作为标签印刷的工作外表。4/19/202310任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 2CD-ROM盘中数据的存放方式盘中数据的存放方式 1光道光道 磁磁盘盘包包括括软软盘盘和和硬硬盘盘格格式式化化
15、后后,被被划划分分磁磁面面对对于于软软盘盘来来说说0面面和和1面面,每每面面分分成成假假设设干干磁磁道道。磁磁道道是是一一簇簇半半径径不不同同的的同同心心圆圆,如如图图8-3 所所示示。外外围围处处的的磁磁道道长长,内内圈圈处处的的磁磁道道短短,由由于于采采用用的的是是等等容容量量存存储储方方式式,所所以以内内圈圈磁磁道道存存储储密密度度要要比比外外圈圈磁磁道道密密度度高高。磁磁道道是是按按磁磁体体磁磁化化的的方方向向来来表表征征存存储储的的“1或或“0信信息。息。CD-ROM盘盘上上的的光光道道也也是是用用来来存存储储信信息息的的,光光道道是是用用凸凸坑坑、凹凹坑坑及及凸凸坑坑和和凹凹坑坑形
16、形成成的的坑坑边边,对对激激光光束束的的反反射射率率不不同同来来区区别别“1和和“0信息。信息。CD-ROM的的光光道道是是一一个个完完整整的的螺螺旋旋形形为为等等距距螺螺旋旋线线,如如图图8-8所所示示,螺螺旋旋线线开开始始于于CD-ROM的的中中心心,光光盘盘的的光光道道上上不不分分内内外圈,其各处的存储密度相同等密度存储方式。外圈,其各处的存储密度相同等密度存储方式。4/19/202311任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 CD-ROM上上径径向向道道密密度度比比磁磁盘盘大大得得多多,每每英英寸寸有有16000条条,即即径径向向道道密密度度为为16000
17、TPI,螺螺旋旋线线圈圈与与圈圈之之间间的的距距离离为为1.6m,螺螺线线宽宽度度为为0.6m,螺螺线线上上代代表表信信息息的的凹凹槽槽深深度度仅仅为为0.12m。CD-ROM上的螺旋线总长度可达上的螺旋线总长度可达5km。4/19/202312任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 2扇区扇区 CD-ROM上上的的扇扇区区要要复复杂杂得得多多,CD-ROM是是在在CD-DA数数字字音音频频光光盘盘基基础础上上开开展展起起来来的的,数数据据存存放放的的物物理理格格式式类类似似于于CD-DA。CD-ROM定定义义了了三三种种物物理理扇扇区区方方式式,即即扇扇区区方方
18、式式0Sector Mode 0、扇扇区区方方式式1Sector Mode 1、扇扇区区方方式式2Sector Mode 2。23522352字节字节SyncSync1212字节字节HeadeHeade用户数据用户数据扇区地址扇区地址ModeMode23362336字节字节(00)(00)3 3字节字节1 1字节字节(00)(00)23522352字节字节SyncSync1212字节字节HeaderHeader用户数据用户数据EDCEDC未定义未定义ECCECC扇区地址扇区地址ModeMode20482048字节字节4 4字节字节8 8字节字节P P校验校验Q Q校验校验3 3字节字节1 1字
19、节字节(01)(01)172172字节字节104104字节字节23522352字节字节SyncSync1212字节字节HeaderHeader用户数据用户数据扇区地址扇区地址ModeMode23362336字节字节(00)(00)3 3字节字节1 1字节字节(02)(02)4/19/202313任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 从从表表中中可可以以看看出出CD-ROM中中每每扇扇区区有有2352个个字字节节,每每个个扇扇区区有有12个个同同步步字字节节,4个个扇扇区区头头字字节节。在在4个个扇扇区区头头字字节节中中,1个个字字节节用用于于存存放放扇扇区区方方
20、式式识识别别码码,另另3个个字字节节用用于于表表示示扇扇区区地地址址,格格式式为为:分分0-59或或更更大大:秒秒0-59:扇扇区区号号0-74。CD-ROM中中的的光道为螺线形,采用光道为螺线形,采用“分分+秒秒+扇区号格式。扇区号格式。在在CD-ROM中中,每每秒秒读读出出750到到74个个扇扇区区数数据据的的原原因因是是CD-ROM采采用用CD-DA技技术术,在在CD-DA中中,对对音音频频信信号号的的采采样样频频率率为为44.1KHz,采采样样值值用用16位位二二进进制制表表示示,于于是是音音频频信信号号的的数数据据率率为为:44.12 16位位,即即 2个个 字字 节节 2 左左 右
21、右 声声 道道 各各 采采 样样 一一 个个=176.4KB/s 而而一一个个扇扇区区含含有有2352个个字字节节,因因此此:176.410002352=75个个扇扇区区 4/19/202314任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 在在扇扇区区方方式式0中中,除除12个个同同步步字字节节和和4个个扇扇区区头头字字节节内内容容不不恒恒为为零零外外,剩剩余余的的2336个个用用户户字字节节的的内内容容全全为为零零。显显然然,该该方方式式不不是是用用于于存放用户数据,在存放用户数据,在CD-ROM中,用作导人区和导出区。中,用作导人区和导出区。在在扇扇区区方方式式1中
22、中,安安排排了了4个个字字节节的的错错误误检检测测码码EDC和和276个个字字节节的的错错误误控控制制码码ECC,此此外外还还有有8个个字字节节未未定定义义即即保保存存8个个字字节节,只只有有2048个个用用户户字字节节。由由于于扇扇区区方方式式1具具有有很很强强的的检检错错和和纠纠错错能能力力,因因此此方方式式1适适用用于于保保存存误误码码率率很很低低的的信信息息,如如计计算算机机程序、用户数据等。程序、用户数据等。扇扇区区方方式式2与与扇扇区区方方式式0的的结结构构相相似似,但但其其中中的的2336个个字字节节用用户户可可以以用用于于存存放放用用户户数数据据,但但由由于于没没有有安安排排检
23、检错错和和纠纠错错码码,适适用用于于存存放放误码率要求不高的信息,如声音、图像等。误码率要求不高的信息,如声音、图像等。4/19/202315任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 3CD-ROM存储容量的计算方法存储容量的计算方法 对于对于60分钟的标准分钟的标准CD-ROM,可以算出,可以算出CD-ROM总扇区数:总扇区数:总总扇扇区区数数=60分分钟钟60每每分分钟钟60秒秒75每每秒秒读读出出75个个扇扇区区=270000个扇区个扇区 如如存存放放计计算算机机软软件件等等重重要要数数据据来来说说,采采用用扇扇区区方方式式1,则则CD-ROM的总容量为:的总
24、容量为:2700002048/1024/1024=527MB 如如存存放放声声音音、图图像像等等多多媒媒体体信信号号,可可以以采采用用方方式式2,则则CD-ROM的总容量为:的总容量为:2700002336/1024/1024=601MB4/19/202316任务任务1 1 光盘驱动器的基本结构及原理光盘驱动器的基本结构及原理 标标准准CD-ROM外外沿沿有有5mm区区域域未未使使用用,如如果果在在该该区区域域也也录录有有数数据据,则则CD-ROM可可达达74分分钟钟。不不过过这这一一区区域域处处于于CD-ROM外外沿沿,录人数据较困难,也不易保持清洁,因此一般不用。录人数据较困难,也不易保持
25、清洁,因此一般不用。对于对于74分钟的分钟的CD-ROM,扇区总数,扇区总数=746075=333000 如如存存放放计计算算机机软软件件等等重重要要数数据据来来说说,采采用用扇扇区区方方式式1,则则CD-ROM的总容量为:的总容量为:3330002048/1024/1024=650MB 如如存存放放声声音音、图图像像等等多多媒媒体体信信号号,可可以以采采用用方方式式2,则则CD-ROM的总容量为:的总容量为:3330002336/1024/1024=742MB 因因此此说说CD-ROM的的容容量量为为527MB到到742MB,但但CD-ROM上上的的信信息不一定到达这个数,即息不一定到达这个
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