Как устроен привод CD-ROM
Обычный привод состоит из платы электроники, шпиндельного
двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загрузки диска.
На плате электроники размещены все управляющие схемы
привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода
звукового сигнала. Большинство приводов использует одну плату электроники,
однако в некоторых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогательные
небольшие платы.
Шпиндельный двигатель служит для приведения диска во
вращение с постоянной или переменной линейной скоростью. Обычно диск
вращается с постоянной линейной скоростью, что означает, что скорость
прохождения диска под головкой должна быть постоянной. Для этого шпиндель
меняет частоту вращения в зависимости от радиуса дорожки, с которой в данный
момент считывает информацию оптическая головка. При перемещении головки от
внешнего радиуса диска к внутреннему диск должен быстро увеличить скорость
вращения примерно вдвое, поэтому от шпиндельного двигателя требуется хорошая
динамическая характеристика. Двигатель используется как для разгона, так и
для торможения диска.
На оси шпиндельного двигателя закреплена подставка, к
которой после загрузки прижимается диск. Поверхность подставки обычно покрыта
резиной или мягким пластиком для устранения проскальзывания диска. Прижим
диска к подставке осуществляется при помощи шайбы, расположенной с другой
стороны диска; подставка и шайба содержат постоянные магниты, сила притяжения
которых прижимает шайбу через диск к подставке. В некоторых конструкциях для
этого используются спиральные или плоские пружины.
Система оптической головки состоит из самой головки и
системы ее перемещения. В головке размещены лазерный излучатель на основе
инфракрасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и
предварительный усилитель. Система фокусировки представляет собой подвижную
линзу, приводимую в движение электромагнитной системой voice coil (звуковая
катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой громкоговорителя.
Изменение напряженности магнитного поля вызывает перемещение линзы н
перефокусировку лазерного луча. Благодаря малой инерционности такая система
эффективно отслеживает вертикальные биения диска даже при значительных
скоростях вращения.
Система перемещения головки имеет собственный двигатель,
приводящий в движение каретку с оптической головкой при помощи зубчатой либо
червячной передачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным
па-пряжением: при червячной передаче — подпружиненные шарики, при зубчатой —
подпружиненные в разные стороны пары шестерней.
Система загрузки диска обычно выполняется в двух
вариантах: с использованием специального футляра для диска (caddy),
вставляемого в приемное отверстие привода, и с использованием выдвижного
лотка (tray), на который кладется сам диск. В обоих случаях система содержит
двигатель, приводящий в движение лоток или футляр, а также механизм
перемещения рамы, на которой закреплена вся механическая система вместе со
шпиндельным двигателем и приводом оптической головки, в рабочее положение,
когда диск ложится на подставку шпиндельного двигателя.
При использовании обычного лотка привод невозможно
установить в иное положение, кроме горизонтального. В при-, водах,
допускающих монтаж в вертикальном положении (например, в ноутбуках),
конструкция лотка предусматривает фиксаторы, удерживающие диск при выдвинутом
лотке.
В настоящее время все большее распространение получают
приводы с щелевой загрузкой. Такие системы содержат двигатель для втягивания
и выброса дисков через узкую зарядную щель в передней панели.
На передней панели привода обычно расположены кнопка Eject
для загрузки/выгрузки диска, индикатор обращения к приводу и гнездо для
подключения наушников с электронным или механическим регулятором громкости. В
ряде моделей добавлена кнопка Play/Next для запуска проигрывания звуковых
дисков и перехода между звуковыми дорожками; кнопка Eject при этом обычно
используется для остановки проигрывания без выбрасывания диска. На некоторых
моделях с механическим регулятором громкости, выполненным в виде ручки,
проигрывание и переход осуществляются при нажатии на торец регулятора.
Большинство приводов также имеет на передней панели
небольшое отверстие, предназначенное для аварийного извлечения диска в тех
случаях, когда обычным способом это сделать невозможно (например, при выходе
из строя привода лотка или всего CD-ROM, при выключенном питании и т. п.). В
отверстие нужно вставить шпильку или распрямленную скрепку и аккуратно нажать
— при этом снимается блокировка лотка или дискового футляра, и его можно
выдвинуть вручную.
В качестве стандартной скорости вращения для CD-ROM принята
скорость вращения аудиодисков в обычных плеерах. При такой скорости вращения
диска поток данных с CD-ROM-диска (для формата ISO9660 с сектором 2048 байт)
составляет 150 КБ/с. Приводы, обеспечивающие больший поток, соответственно
называются Х-скороетными, Например, привод, обеспечивающий Чтение CD-ROM с
потоком данных в G00 КБ/с, называется 4-скоростным (так как 600 к/150 к - 4).
Достигается ли это за счет увеличения скорости вращения диска или каким-то
другим путем (например, использованием двухлучевой оптоголовки) — как для
маркировки, так и для пользователя, абсолютно неважно.
Так как физические параметры диска (неравномерность
толщины, геометрический эксцентриситет и т. д.) были стандартизированы исходя
из допустимых вибраций на стандартной (1х) скорости вращения, с ростом
скоростей возникают значительные вибрации диска, ухудшающие надежность
считывания. Некоторые приводы при многократных ошибках чтения могут
автоматически снижать скорость вращения диска, однако многие из них после
этого не могут вернуться к своей максимальной скорости вплоть до смены диска.
На скоростях вращения свыше 4000—5000 об/мин из-за вибраций надежное
считывание без кардинального изменения конструкции шпинделя и оптоголовки
становится практически невозможным, поэтому многие модели скоростных CD-ROM
либо ограничивают верхний предел скорости вращения, либо уменьшают скорость
вращения при возникновении вибраций. При этом на внешних дорожках скорость
передачи обычно достигает номинальной, а по мере приближения к внутренним
значительно падает.
В настоящее время скорости приводов достигают 52х—54х.
Однако качество чтения дисков в таких приводах значительно хуже, чем,
например, в 40х-моделях. Кроме того, центробежные, силы, возникающие при
разгоне до таких скоростей, могут вызвать повреждение или даже разрыв диска в
приводе. Поэтому дальнейшее наращивание скоростей практически все
производители приводов компакт-дисков признали нецелесообразным и
переключились либо на повышение качества чтения, либо на удешевление стоимости
привода, либо обратили внимане на другие технологии, например записываемых и
перезаписываемых дисков.
|