台式机光驱工作原理及其改进方案

1.光驱介绍及其物理原理

1.1光驱介绍

光驱，电脑用来读写光碟内容的机器，是台式机里比较常见的一个配件。随着多媒体的应用越来越广

泛，使得光驱在台式机诸多配件中的已

经成标准配置。目前，光驱可分为

CD-ROM驱动器、DVD光驱

(DVD-ROM)、康宝(COMBO)和刻录机等。

1.2光驱的工作原理

激光头是光驱的心脏，也是最精密的部分。它主要负责数据的读取工作，因此在清理光驱内部的时候要格外小心。

激光头主要包括：激光发生器（又称激光二极管），半反光棱镜，

物镜，透镜以及光电二极管这几部分。

当激光头读取盘片上的数据时，从激

光发生器发出的激光透过半反射棱

镜，汇聚在物镜上，物镜将激光聚焦

成为极其细小的光点并打到光盘上。此时，光盘上的反射物质就会将照射过来的光线反射回去，透过物镜，再照射到半反射棱镜上。

此时，由于棱镜是半反射结构，因此不会让光束完全穿透它并回到激光发生器上，而是经过反射，穿过透镜，到达了光电二极管上面。由于光盘表面是以突起不平的点来记录数据，所以反射回来的光

线就会射向不同的方向。人们将射向不同方向的信号定义为“0”或者“1”，发光二极管接受到的是那些以“0”，“1”排列的数据，并最终将它们解析成为我们所需要的数据。

2.基本机械与电路结构和原理

光盘驱动器（以下简称光驱）主要由机心与电路两大部分组成。现将其结构原理与工作过程简述如下：

2.1机心机构与工作原理

光驱的机心（这里以华硕S500/A40倍速光驱为例加以说明）主要由托盘进出机构、光盘卸载机构、光盘旋转机构、夹持机构、光头进给机构和物镜机构等部分构成。托盘进出机构、光盘装卸机构、光盘旋转机构、夹持机构、光头进给机构和物镜机构等部分构成。托盘进出机构、光盘装卸载机构与夹持机构安装在塑料机座上。托盘通过齿条与基座上的托盘进出机构中的加载齿轮啮合。托盘电机安装在机座上，光盘旋转机构和进给机构与物镜机构安装在钢制芯座上，由后面的2个“”型软橡胶卡子与机座间以动配合方式相连接。芯座前方左右2个升降销伸入升降滑块中的2个“”形升降槽内，这样可使芯座连同主轴电机、进给

电机、旋转盘台、光头

组件等作为一个整体悬

挂在光驱机心机械总体

上。

当操作光驱控制面板CLOSE按键时（参见图1），微处理器便发出装盘指令，送到托盘电机驱动电路，产生驱动电压，使托盘电机正转，并通过皮带轮带动加载齿轮和升降齿轮反转，加载大、小齿轮与皮带轮下部小齿轮之间形成二级减速机构。由于加载小齿轮与托盘齿条啮合，使托盘由机外向机内作水平移动，当托盘移至机内行程的尾部时，托盘进出槽尾部曲槽将升降滑块上的销钉顶住左移，使升降齿条与升降小齿轮行程啮合关系，升降滑块继续左移，芯座前方左右两升降销便沿“”形升降槽从底部移至最高点，芯座随之上升，旋转盘便将托盘中的光盘抬起，升至夹持器，将光盘紧压在旋转台盘上。于此同时，升降滑块左侧端部将托盘进检测开关压合，此信息送至微处理器后，由微处理器发出制动指令，使加载电机刹车停转。

在装盘结束后，芯座升起到位，进给电机也随之上升。微处理器在检测到托盘进检测开关闭合信号后，产生一驱动电压时进给电机反转，行程伞形轮、齿条带动光头小车沿滑轨和导杆向内道（主轴电机方向）移动，以便读取目录

表等操作（此过程请参见图

2）。

当操作OPEN按钮时，

微处理器便发出卸盘指令，

送到托盘电机驱动电路，使

托盘电机反转，加载齿轮及

升降齿轮正传，升降小齿轮与升降齿条啮合使升降滑块右移，芯座前

方的左右升降销便沿“”形升降槽从顶部移至底部，芯座随之下降到位，托在旋转盘上的光盘随芯座在下降过程中将光盘送回托盘，芯座上的旋转盘与激光头下降，远离托盘。由于加载小齿轮与托盘齿条啮合，使托盘由机内向机外作水平移动，最后将托盘中的光盘送出机外。此时，托盘左侧凸坎将托盘出检测开关压合，将此信息送至微处理器，便发出制动指令，使加载电动刹车停转。

2.2电路结构与工作原理

光驱的典型电路结构框图如图3光盘驱动器组成框图所示，它主要由激光读出电路、伺服控制机构、数字信号处理系统、分层纠错与主机接口处理器、光盘装/卸载控制电路以及控制微处理器等几大部分组成。其中激光读出电路是光驱中最关键的部分，它的作用是从光盘上读出信息，并转化为电信号后送至后续电路。

光驱的伺服控制系统主要RF信号放大器、各种伺服误差提取电路、A/D转换器、数字伺服控制计算、D/A转换器、进给驱动及进给电机、循迹驱动及循迹线圈、聚焦驱动及聚焦线圈、CLV伺服、主轴电机恒线速度驱动及主轴电机等组成。它们构成了4个闭环控制环

路，实现对光头和主轴电机的各种伺服控制。

工作时，在伺服驱动电路的驱动下，主轴电机开始旋转，且进给、循迹、聚焦机-电-光系统开始工作，激光头将光盘上的“坑”、“岸”信号变换成射频信号RF后送给伺服处理和RF信号放大处理电路，一方面将RF信号中的伺服误差信号分离出来，经A/D转换、数字伺服控制计算和D/A转换后，回送到伺服驱动电路去控制进给电机、主轴电机、聚焦线圈和循迹线圈，以使光束照射到指定的信息纹上读取信息。同时，还将此RF数据信号进行记录数字“”、“”提取、DSL 削波与整形、PLL锁相、同步检测后得到每帧数据的同步信号（此信号重复出现的概率与光盘上经过光头的线速度相对应），送到CLV伺服电路，与标准的7.35kHz进行比较。当帧同步信号频率高于7.35kHz 时，控制主轴电机转速变慢，而当帧同步信号频率高于7.35kHz时，控制主轴电机转快，从而实现CLV控制。

数字信号处理系统的主要功能是将光盘上读取的射频信号RF进行削波整形、同步、提取帧同步信号，进行CLV伺服计算，同时还进行EFM解调，将14位二进制码还原成8位二进制码，并对每帧的控制子码进行解调，得到Q子码，然后以帧为单位，对数据进行CIRC 纠错和去交织，对CD音乐，将CIRC纠错后仍然无法纠错的数据进行插补，然后数字滤波，串-并转换、D/A转换等，获得立体声音乐，从耳机中播放出来；若为程序和数据盘片，则送到后面的解码纠错和IDE接口电路，经第三次纠错后，得到扇区数据存入DRAM，主机经IDE接口，将数据从DRAM中取出送入主机。