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浅析CD-ROM光驱工作原理

更新时间:2010-3-6:  来源:毕业论文

浅析CD-ROM光驱工作原理
电脑的日益普及已是今非昔比,特别是多媒体的应用,更是给用户带来了视觉和听觉上的极大享受。而这一切最初的动力似乎就是光驱,可以说光驱在电脑多媒体领域里,曾经有过着那样举足轻重的地位,虽然DVD,刻录机也开始为人们所接受,但是就目前而言,光驱仍然是个人电脑中必不可少的标准配置之一。

  不少用户在看VCD、玩游戏的时候,其实真正了解光驱是怎样的工作,似乎并不多。也 许大家更愿意看到的就是光驱不要太挑盘,耐用又经济。

  光驱也就是我们平常所说的CD-ROM。一台普通的光驱主要由以下几大部分构成:主体支架、光盘托架、激光头组件、电路控制板。其中,激光头组件最为重要,称得上是光驱的"心脏"。下面让我们来看看激光头组件的原理:

  通常所说的激光头,实际上是光驱中的一个组件,具有主轴电机、伺服电机、激光头和机械运动部件等结构。而激光头则是由一组透镜和光电二极管组成。在激光头中,有一个设计非常巧妙的平面反射棱镜。当光驱在读盘时,从光电二极管发出的电信号经过转换,变成激光束,再由平面棱镜反射到光盘上。由于光盘是以凹凸不平的小坑代表"0"和"1"来记录数据的,因此它们接受激光束时所反射的光也有强弱之分,这时反射回来的光再经过平面棱镜的折射,由光电二极管变成电信号,经过控制电路的电平转换,变成只含"0"、"1"信号的数字信号,计算机就能够读出光盘中的内容了。

  一台光驱的好坏关键有两个方面,即纠错性能和稳定性。在技术上,保证这两个指标的主要有两项技术:寻迹和聚焦。

  在了解寻迹以前,我们可以先来看看光盘的数据存储方式,与硬盘的同心圆磁道方式不同的是,光盘是以连续的螺旋形轨道来存放数据的。其轨道的各个区域的尺寸和密度都是一样的,这样可以保证数据的存储空间分配更加合理。也正因为如此,使得激光头不能用与硬盘磁头一样的方式来寻道。为了保证激光头能够准确的寻道,就产生了"寻迹"技术,它使得光头能够始终对准螺旋形轨道的轨迹。如果激光束与光盘轨迹正好重合的时候,那么这时的偏差就是"0"。但是大多数情况下,都不可能达到这样理想的状态,寻迹时总会产生一些偏差,这时光驱就需要进行调整。如果寻迹范围不够大的话,那么数据盘就可能读不出,CD可能不能发声。这也就是我们通常所说的纠错性能不好。

  聚焦就是激光束能够精确射在光盘轨道上并得到最强的信号。当激光束从光盘上返回的时候,需要经过四个光电二极管,每个光电二极管所发出的信号需要经过叠加,形成聚焦误差信号。只有当这个误差信号输出为零时,聚焦才准确。如果聚焦不准确,显然就不能顺利地读取光盘。了解光驱的原理以后,我们再来看一看比较重要的光驱应用技术:

  CLV技术

  由于光盘是以等密度方式存储数据的,因此早期的光驱在读光盘的时候,都是采用的CLV方式,也就是恒定线速度方式,它通过变换主轴电机的速度,可以让光头从盘的内圈移动到外圈的过程中,单位时间内读过的轨道弧线长度相当,这样势必造成读取内外圈的速度不一样。当光驱的速度比较高以后,频繁变换主轴电机将降低光驱的寿命,因此CLV技术只适合于低速的光驱,对于高速光驱,则有另一种方式--CAV。

  CAV技术

  CAV,即恒定角速度。在这种方式下主轴电机的转速不变,因此在读取内圈和外圈的数据时会有差异。如果一台40×的光驱,其外圈速度可能是40×(事实上,大多数光驱的外圈速度只能达到32×~36×),而其内圈速度很有可能是20×或更低。

  PCAV技术

  PCAV即区域恒定角速度,它吸收了CLV和CAV的优势。即在读内圈数据时,以CAV方式读取,而在读外圈数据时,以CLV方式。这样既节约了成本,也提高了性能,目前市面上的大部分高速光驱都是采用的这种方式。

  其他辅助技术

  高速光驱在运行时一般会有比较大的震动,为了减少震动,很多厂家采用了浮动承载机构,或橡胶减震机构;为了提高光驱的稳定性,采用金属机芯(如源兴);为了提高速度,采用了多束激光技术;为了提高读盘能力(主要是质量比较低的光盘),采用了自动平衡系统;在读取密度不均匀的光盘时,通过离心力作用使光驱平衡,使读盘能力大大提高。相信随着技术的进步,还会有更多的新技术出现,以方便大家的使用。

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