I lettori CD utilizzano un laser nel vicino infrarosso con una lunghezza d'onda di 780 nm. Si ritiene che lo spettro della luce visibile includa onde comprese tra 400 e 700 nm. Quasi nessuno può vedere la luce con una lunghezza d'onda superiore a 720 nm.
Il laser “luce attraverso” la base in plastica del disco in policarbonato e penetra fino all'ultimo strato del supporto. Il raggio viene quindi deviato dallo strato riflettente, attraversa nuovamente il policarbonato e viene letto da un fotosensore installato nella testina di lettura dell'azionamento. L'indice di rifrazione del policarbonato è di circa 1,55, il che consente al raggio laser di essere ancora più focalizzato (da 800 um di profondità nel substrato di policarbonato a circa 1,7 um sulla superficie dello strato riflettente). Questa proprietà riduce al minimo l'impatto di polvere e graffi sul disco durante la lettura delle informazioni. Se il laser focalizzasse solo fino a 200 um, allora, ad esempio, qualsiasi sporco di 400 um sulla superficie del disco causerebbe un guasto. Tuttavia per un lettore CD tale contaminazione non ha praticamente alcun significato.
Se la luce intensa entra nel fotosensore (lo standard stabilisce che a piena riflessione deve essere riflesso almeno il 70% della luce), il giocatore "capisce" che si tratta di un punto piatto sul disco ("terreno"), e se meno la luce intensa penetra nel sensore, ciò significa che dentro questo posto Il disco ha una cavità ("fossa"). A rigor di termini, poiché il raggio passa “sotto” lo strato di registrazione, la depressione viene percepita da questo come un'elevazione. L'altezza di questa elevazione è 1/4 della lunghezza d'onda del laser in policarbonato, quindi la luce riflessa dall'elevazione ha una differenza di fase pari alla metà della lunghezza d'onda del laser. La luce riflessa dal prospetto e dalle aree pianeggianti circostanti viene autoassorbita. (L'elevazione riflette circa il 25%. flusso luminoso. La larghezza dell'elevazione è 0,5 um o circa 1/3 del punto focalizzato raggio laser.)
La lettura dei CD utilizza molti fenomeni ottici, tra cui la polarizzazione della luce e i reticoli di diffrazione. Nella testina di lettura, ad esempio, è installato un sistema autofocus a tre raggi, con il quale il laser viene posizionato con precisione sulla traccia a spirale del disco, nonché alla corretta distanza dal disco stesso. È inoltre da notare che poiché la luce viaggia più lentamente nel policarbonato che nell'aria, la lunghezza d'onda del laser nel CD è prossima ai 500 nm.
A differenza dei CD stampati, i dischi CD-R e CD-RW non presentano rientranze o appiattimenti. Su un CD-R, il raggio laser di registrazione riscalda un colorante organico a circa 250 gradi Celsius, provocando la fusione e/o la decomposizione chimica del colorante e la formazione di un segno sul disco che riduce la riflettanza. Sui supporti CD-RW, il laser di registrazione modifica la struttura dello strato di registrazione da cristallino (che riflette il 25% della luce) ad amorfo (che riflette il 15% della luce) e viceversa. Ciò avviene riscaldando lo strato di registrazione fino al suo punto di fusione (da 500 a 700 gradi Celsius) e quindi raffreddandolo rapidamente per diventare amorfo, oppure riscaldandolo fino al punto di fusione (200 gradi Celsius) e quindi raffreddandolo lentamente per diventare più amorfo. forma cristallina stabile. Per colpa di basso coefficiente Riflessioni CD-RW tali dischi non possono essere letti sulla maggior parte dei lettori CD più vecchi.
Memoria esterna
Dischi ottici
I dischi ottici (laser) sono attualmente i supporti di memorizzazione più popolari. Usano principio ottico registrazione e lettura di informazioni utilizzando un raggio laser.
Informazioni su laserdiscè registrato su un'unica traccia a forma di spirale che parte dal centro del disco e contiene sezioni alternate di depressioni e sporgenze con riflettività variabile.
Durante la lettura delle informazioni da dischi ottici un raggio laser installato nell'unità disco cade sulla superficie del disco rotante e viene riflesso. Poiché la superficie del disco ottico presenta aree con coefficienti diversi riflessione, anche il raggio riflesso cambia la sua intensità (0 o 1 logico). Gli impulsi luminosi riflessi vengono poi convertiti in impulsi elettrici mediante fotocellule.
Nel processo di registrazione delle informazioni su dischi ottici fare domanda a varie tecnologie: dal semplice stampaggio alla modifica della riflettività di aree della superficie del disco mediante un potente laser.
Esistono due tipi di dischi ottici:
CD (CD - Compact Disk, CD), su cui è possibile registrare fino a 700 MB di informazioni; DVD (DVD - Digital Versatile Disk, digitale disco universale), che hanno una capacità di informazione significativamente maggiore (4,7 GB), poiché le tracce ottiche su di essi sono più sottili e posizionate più densamente.
I DVD possono essere a doppio strato (capacità di 8,5 GB), con entrambi gli strati dotati di una superficie riflettente che trasporta le informazioni.
Inoltre la capacità informativa dei DVD può essere ulteriormente raddoppiata (fino a 17 GB), poiché le informazioni possono essere registrate su due lati.Attualmente (2006) sono entrati nel mercato dischi ottici (HP DVD e Blu-Ray), la cui capacità di informazione è 3-5 volte maggiore della capacità di informazione dei DVD grazie all'uso di un laser blu con una lunghezza d'onda di 405 nanometri.
Le unità disco ottiche sono divise in tre tipi:
- Nessuna opzione di registrazione- CD-ROM e DVD-ROM
(ROM - Read Only Memory, memoria di sola lettura).
I dischi CD-ROM e DVD-ROM memorizzano le informazioni scritte durante il processo di produzione. Registra su di loro nuova informazione impossibile.- Scrivi una volta e lettura multipla -
CD-R e DVD±R (R - registrabile, registrabile).
Sui dischi CD-R e DVD±R le informazioni possono essere scritte, ma solo una volta. I dati vengono scritti su disco utilizzando un raggio laser maggiore potenza, che distrugge la tintura organica dello strato di registrazione e ne modifica le proprietà riflettenti. Controllando la potenza del laser, sullo strato di registrazione si ottengono punti scuri e chiari alternati che, una volta letti, vengono interpretati come 0 e 1 logico.- Riscrivibile- CD-RW e DVD±RW
(RW - Riscrivibile, riscrivibile). Dischi CD-RW e le informazioni del DVD±RW possono essere scritte e cancellate più volte.
Lo strato di registrazione è costituito da una lega speciale, che può essere riscaldata in due diversi stati di aggregazione stabili, caratterizzati da diversi gradi di trasparenza. Durante la registrazione (cancellazione), il raggio laser riscalda una sezione della traccia e la trasferisce in uno di questi stati.
Durante la lettura, il raggio laser ha meno potenza e non cambia lo stato dello strato di registrazione, e le aree alternate con diversa trasparenza vengono interpretate come 0 e 1 logico.Caratteristiche principali delle unità ottiche:
capacità del disco (CD - fino a 700 MB, DVD - fino a 17 GB) velocità di trasferimento dati dal supporto a RAM- misurato in frazioni di velocità
150 KB/sec per le unità CD (le prime unità CD avevano questa velocità di lettura delle informazioni) e
1,3 MB/sec per unità DVD (questa era la velocità di lettura delle prime unità DVD)
Attualmente sono ampiamente utilizzate unità CD a 52 velocità, fino a 7,8 MB/sec.
I dischi CD-RW vengono scritti a una velocità inferiore (ad esempio, 32x).
Pertanto, le unità CD sono contrassegnate con tre numeri “velocità di lettura X velocità”. Registrazioni su CD-R X Velocità di registrazione CD-RW" (ad esempio, "52x52x32").
Anche le unità DVD sono contrassegnate da tre numeri (ad esempio "16x8x6"tempo di accesso - il tempo necessario per cercare informazioni su un disco, misurato in millisecondi (per CD 80-400 ms). Soggetto alle regole di conservazione (conservazione in custodie in posizione verticale) e di funzionamento (senza causare graffi o contaminazione) supporti ottici possono conservare le informazioni per decenni.
Ulteriori informazioni sulla struttura del disco
Il disco prodotto industrialmente è composto da tre strati. Alla base del disco è applicato un motivo informativo, realizzato mediante stampaggio in plastica trasparente. Per lo stampaggio esiste una speciale matrice prototipo per il futuro disco, che estrude tracce sulla superficie. Successivamente, sulla base viene spruzzato uno strato metallico riflettente, quindi sulla parte superiore viene applicato uno strato protettivo di pellicola sottile o vernice speciale. Su questo strato vengono spesso applicati vari disegni e iscrizioni. Le informazioni vengono lette dal lato operativo del disco attraverso una base trasparente.
I CD registrabili e riscrivibili hanno uno strato aggiuntivo. Per tali dischi, la base non ha un modello di informazione, ma tra la base e lo strato riflettente è presente uno strato di registrazione, che può cambiare sotto l'influenza dell'alta temperatura. Durante la registrazione, il laser riscalda aree specifiche dello strato di registrazione , creando un modello di informazione.
Un disco DVD può avere due strati di registrazione. Se uno di questi viene eseguito utilizzando la tecnologia standard, l'altro è traslucido, applicato più in basso del primo e ha una trasparenza di circa il 40%. Per leggere i dischi a doppio strato vengono utilizzate testine ottiche complesse con lunghezza focale variabile. Il raggio laser, passando attraverso lo strato traslucido, viene prima focalizzato sullo strato informativo interno e, dopo la lettura, viene nuovamente focalizzato sullo strato esterno.
Sui dischi laser o ottici, le informazioni vengono registrate a causa della diversa riflettività delle singole sezioni di tale disco. Tutti i dischi ottici sono simili in quanto il supporto (disco) è sempre separato dall'unità, che è un dispositivo standard sul computer. A differenza di dischi fissi o unità flash, ci sono molti meno problemi hardware con i dischi laser e possono essere risolti molto più facilmente, semplicemente sostituendo l'unità. Luogo fisico I dati sul disco laser sono rigorosamente standardizzati e le informazioni su tutti gli standard sono disponibili al pubblico, sebbene siano state create molte specifiche.
Tipi di media e tecnologie
I primi dischi laser furono creati nel 1980 aziende Sony e Philips per la registrazione audio. Questi dischi (CD-DA) venivano riprodotti su lettori domestici. Da allora aspetto e dimensioni geometriche di qualsiasi dischi laser rimane invariato. Il disco è una lastra di policarbonato del diametro di 120 mm e dello spessore di 1,2 mm, al centro della quale è presente un foro del diametro di 15 mm. Sul disco viene applicata una traccia a spirale, che parte dalla parte centrale e va verso la periferia. Inizialmente, c'erano solo dischi replicati industrialmente da matrici appositamente prodotte, ma successivamente furono sviluppate tecnologie che consentirono di registrare dischi laser sui computer. Unità CD-R, quindi CD-RW
All'inizio del 21° secolo sono stati sviluppati gli standard DVD, che dovrebbero gradualmente sostituire i CD. Questi dischi differiscono dai CD in quanto la loro densità di tracce è aumentata più volte e per leggerli e scriverli viene utilizzato un laser con una lunghezza d'onda più corta. Sono comparsi i dischi a doppia faccia (Double-Sided - DS) e a doppio strato (Double Layer - DL), che contengono due strati riflettenti e hanno quasi il doppio della dischi normali, capacità. Sviluppi recenti: gli standard Blu-Ray e HD-DVD hanno reso possibile aumentare ulteriormente la quantità di dati archiviati su un laser disc, sebbene il principio di registrazione rimanga quasi lo stesso. Grande importanza dato retrocompatibilità standard e formati in modo che le unità più moderne possano funzionare con i dischi più vecchi.
Sui dischi di fabbrica, o stampati, la pista è formata dall'alternanza di depressioni e sporgenze, estruse sulla superficie della piastra durante il processo di stampaggio del disco. Su questa superficie viene successivamente spruzzato un sottile strato riflettente di alluminio. Poiché le sporgenze e le cavità riflettono il raggio laser in modo diverso, è possibile leggere il modello risultante.
Sui dischi registrabili e riscrivibili (“vergini”), entrambe le superfici del piatto sono completamente lisce e la scrittura e la lettura delle informazioni sono associate a un cambiamento nelle caratteristiche fisiche e chimiche di un sottile strato registrabile applicato sul lato superiore del piatto ( Figura 5.1). Lo strato di registrazione nei dischi riscrivibili (CD-R o DVD-R) è costituito da un colorante organico che viene modificato irreversibilmente sotto l'influenza di un potente raggio laser, mentre nei dischi riscrivibili (CD-RW o DVD-RW) è formato da una pellicola di una lega speciale che può cambiare la sua riflettività a seconda delle condizioni di riscaldamento e raffreddamento. In un modo o nell'altro, la qualità fisica della registrazione dipende interamente dalla qualità del disco stesso e dalle caratteristiche dell'unità su cui è stata effettuata la registrazione: velocità, precisione di messa a fuoco e potenza del raggio.
In tutti i casi, sulla superficie superiore del disco, più lontana dal laser, vengono applicati numerosi strati protettivi per proteggere lo strato riflettente da eventuali danni. Sebbene gli strati protettivi siano piuttosto resistenti, il disco è molto più vulnerabile su questo lato che sul lato del substrato. I dischi riscrivibili sono particolarmente vulnerabili: strato attivo simili nelle proprietà a cristalli liquidi e risponde anche alla leggera pressione o flessione del disco.
Dal centro alla periferia, il disco è diviso in diverse regioni concentriche, o zone (Fig. 5.2). Il diametro di ciascuna area è rigorosamente standardizzato:
Riso. 5.2. Zone laserdisc
L'area di atterraggio o fissaggio non contiene dati e poggia sul mandrino dell'azionamento. Irregolarità e sporco in quest'area possono compromettere l'equilibrio e l'eccentricità del disco durante la rotazione;
L'area di calibrazione della potenza (PC A) è presente solo sui dischi registrabili e viene utilizzata per la registrazione di prova e regolazione automatica la potenza del laser di registrazione in base alle caratteristiche individuali del disco e dell'unità;
Anche la Program Memory Area (PMA) esiste solo sui dischi registrabili. Al suo interno è preregistrato un sommario temporaneo (Table of Content - TOC). Una volta completata la sessione di registrazione, queste informazioni vengono riscritte sulla traccia zero;
La traccia zero (Lead-in) contiene l'indice del disco o della sessione di registrazione. Il sommario include gli indirizzi iniziali e le lunghezze di tutte le tracce, la lunghezza totale dell'area dati e informazioni su ciascuna sessione di registrazione. Se un disco viene registrato in più sessioni, per ciascuna sessione viene creata la propria traccia zero. Taglia standard traccia zero: 4500 settori o circa 9,2 MB di dati;
L'area dati contiene dati utili. Questa è la parte principale del disco;
La zona Lead-Out funge da indicatore per la fine della sessione di registrazione. Se il disco viene scritto in una sessione, la dimensione della zona finale è di 6750 settori. Se il disco è stato scritto in più sessioni, ogni sessione successiva crea la propria end zone di 2250 settori.
Quando si registra su un CD, le informazioni sono molte volte ridondanti. Ciò è necessario per la correzione possibili errori. Anche se si ritiene che la capacità CD ROMè di circa 700 MB, in realtà un disco del genere trasporta circa 2,5 GB di informazioni!
La traccia a spirale è divisa in settori, la lunghezza di un settore del CD-ROM è 17,33 mm e disco standard può ospitare fino a 333.000 settori. Per DVD il numero standard di settori è 2.298.496 (DVD a strato singolo, DVD-R(W)) o 2.295.104 (DVD+R(W) a strato singolo). Ogni settore è composto da 98 blocchi o fotogrammi. Il frame contiene 33 byte di informazioni, di cui 24 byte contengono dati utili, 1 byte contiene informazioni di servizio e 8 byte vengono utilizzati per il controllo di parità e la correzione degli errori. Questi 8 byte contengono il cosiddetto codice Reed-Solomon, calcolato sulla base di 24 byte utili. Pertanto, la dimensione del settore è 3234 byte, di cui 882 byte ridondanti. Sulla base di essi, il microprogramma dell'azionamento è in grado di ricreare valori veri i restanti 2352 byte in caso di errori. Inoltre, dei restanti 2352 byte, 304 byte sono assegnati ai codici di orologio, ai bit di identificazione, al codice di correzione degli errori ECC e al codice di rilevamento e correzione degli errori EDC. Di conseguenza, in un settore sono utili 2048 byte.
Per ridurre al minimo l'impatto di graffi e altri difetti fisici, viene utilizzata l'alternanza incrociata di blocchi tra settori adiacenti. Ciò garantisce che qualsiasi difetto localizzato possa interessare blocchi appartenenti a settori diversi e non verrà riscontrato in due o tre blocchi consecutivi. In questo caso, la correzione degli errori può essere molto efficace.
Fisicamente, sul disco vengono registrate sequenze di sezioni “scure” e “chiare” risultanti dalla modulazione EFM. La modulazione da otto a quattordici è un altro livello progettato per garantire la ridondanza e la sicurezza dei dati. Al posto di ogni byte, cioè 8 bit, viene scritta una sequenza di 14 valori binari (bit). A questi 14 bit vengono aggiunti tre bit di fusione e la lunghezza della sequenza aumenta a 17 bit. All'inizio di ciascun blocco viene aggiunto un numero di clock a 24 bit.
Gli algoritmi qui descritti schematicamente sono standard e integrati nel firmware di qualsiasi unità. Durante il processo di lettura del disco, il firmware dell'unità esegue, se necessario, la correzione degli errori e visualizza attraverso l'interfaccia settori già puliti da 2048 byte ciascuno.
Unità ottiche
Il design di qualsiasi unità disco laser è rimasto praticamente invariato dal 20° secolo (Fig. 5.3). Tutte le differenze significative tra le unità CD o DVD, di lettura o scrittura, consistono solo in laser, sensori ed elementi ottici. Naturalmente, il supporto ai nuovi standard richiedeva anche nuovi algoritmi di correzione degli errori integrati nel firmware dell'unità.
Riso. 5.3. Circuito di azionamento del disco laser
Il disco ruota sull'asse del mandrino. La velocità di rotazione può arrivare fino a 12.000 giri al minuto. Sotto il disco, un carrello si muove lungo guide su cui sono montati un laser a semiconduttore in miniatura, un sistema di lenti, prismi e specchi, nonché un ricevitore a fotocellula. Le moderne unità combinate possono avere più laser. Il raggio laser passa attraverso sistema ottico, viene focalizzato sulla superficie inferiore del disco rotante, si riflette da esso e attraverso le stesse lenti e prismi raggiunge nuovamente il ricevitore. Il ricevitore converte il raggio luminoso in segnali elettrici, che arrivano a preamplificatore e più avanti circuito elettronico guidare.
La lente superiore sta mettendo a fuoco. È montato su sospensioni molto leggere e può spostarsi leggermente rispetto al resto del sistema ottico. La posizione di questa lente è controllata da una complessa automazione, quindi il raggio deve essere sempre focalizzato con precisione sullo strato riflettente del compact disc. Muovendo il carrello, il raggio laser può essere indirizzato verso qualsiasi parte del disco.
Secondo lo standard sui CD, la larghezza della traccia è di circa 0,6 micron, la distanza tra le tracce adiacenti è di circa 1,6 micron. Ciascun elemento della traccia (una depressione o un'area o un'area che differisce per riflettività da quella vicina sul disco da registrare) deve avere una lunghezza compresa tra 0,9 e 3,3 micron. Per i DVD queste dimensioni sono molto più piccole. La differenza nella riflettività delle aree “scure” e “chiare” è piuttosto piccola e ammonta a non più di qualche decina di punti percentuali. Durante la lettura, l'unità del disco laser rileva variazioni abbastanza piccole nella luminosità del raggio riflesso. Quando il raggio laser viene focalizzato sullo strato riflettente del disco, il punto che crea dovrebbe corrispondere approssimativamente alle dimensioni geometriche delle tracce. Se lo spot è più grande, le fluttuazioni nella luminosità del raggio riflesso diventano ancora più piccole e le deviazioni nel posizionamento peggiorano la situazione.
La potenza del laser, la precisione di messa a fuoco, la velocità di risposta del sistema di messa a fuoco, nonché il grado di vibrazione e l'eccentricità del disco differiscono per modelli diversi unità. Inoltre, lavorare istanza specifica Il dispositivo risente negativamente dell'usura dei cuscinetti e delle guide, nonché dell'invecchiamento delle sospensioni.
Questo spiega il caso familiare in cui su un'unità il disco viene letto normalmente, su un'altra è leggibile, ma incerto, e sulla terza non è affatto leggibile con un messaggio di errore visualizzato. Paradossalmente: non è affatto necessario che il disco venga letto meglio sullo stesso drive su cui è stato registrato! La varietà di parametri, sia dei dischi stessi che delle unità, è piuttosto ampia. Non vale nemmeno la pena parlare di grezzi economici di produttori sconosciuti e della percentuale di difetti tra di essi. Esistono anche modelli di azionamento inizialmente non riusciti.
La qualità della guida è un concetto molto vago. Ciò include la cura e la precisione della produzione e dell'assemblaggio di meccanica e ottica, caratteristiche di progettazione, inclusi meccanismi di bilanciamento e compensazione del gioco, proprietà dell'emettitore laser, nonché funzionalità del firmware.
Il comportamento dell'unità durante la lettura instabile di dischi problematici dipende dal firmware. IN caso generale, minore è la velocità, maggiori sono le possibilità di leggere con successo un disco con errori caratteristiche ottiche. Quando si verifica un numero elevato di errori, l'unità deve ridurre gradualmente la velocità di lettura finché la lettura non diventa stabile, ma questo meccanismo è implementato in modo diverso nelle diverse unità. Minore è la velocità di rotazione del disco, più semplici sono i requisiti per la sua qualità. La pratica dimostra che la qualità di un'unità CD o DVD può essere giudicata indirettamente dal rapporto plastica/metallo, ovvero dal peso del dispositivo e dal suo prezzo. In cui stiamo parlando sui prezzi per i modelli della stessa generazione.
Le unità Plextor sono ben note. Hanno un costo che è due o tre volte superiore al prezzo medio dei comuni azionamenti, ma sono caratterizzati da funzionamento stabile e durata. Inoltre, alcuni modelli di unità del marchio LG hanno la capacità di leggere anche un disco molto graffiato o un disco di qualità inferiore. Anche le unità di tè erano caratterizzate da una lettura stabile, ma i modelli prodotti dopo il 2006, per qualche motivo, iniziarono a suscitare critiche. Esperto utenti di computer Coloro che, a causa della loro occupazione, devono spesso estrarre dati da dischi instabili, di solito impiegano molto tempo per selezionare e quindi utilizzare con attenzione l'unità. A volte un'unità di questo tipo viene collegata al computer solo per leggere il disco problematico e il resto del tempo viene disconnessa fisicamente per evitare inutili usure.
Le unità laser CD-ROM e DVD-ROM utilizzano il principio ottico di registrazione e lettura delle informazioni. Nel processo di registrazione delle informazioni sui dischi laser, vengono utilizzate varie tecnologie per creare aree superficiali con diversi coefficienti di riflettanza: dal semplice stampaggio alla modifica della riflettività delle aree della superficie del disco utilizzando un potente laser. Le informazioni su un disco laser vengono registrate su una traccia a forma di spirale (come su un grammofono), contenente sezioni alternate con diversa riflettività. Nel processo di lettura delle informazioni dai dischi laser, il raggio laser installato nell'unità disco cade sulla superficie del disco rotante e viene riflesso. Poiché la superficie del disco laser presenta aree con coefficienti di riflessione diversi, anche il raggio riflesso cambia la sua intensità (0 o 1 logico). Quindi gli impulsi luminosi riflessi vengono convertiti mediante fotocellule in impulsi elettrici e trasmessi attraverso l'autostrada alla RAM.
Unità e dischi laser
Le unità laser (CD-ROM e DVD-ROM) utilizzano il principio ottico della lettura delle informazioni. I dischi laser CD-ROM (CD - Compact Disk) e DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk) memorizzano le informazioni registrate su di essi durante il processo di produzione. È impossibile scrivere loro nuove informazioni, che si riflettono nella seconda parte dei loro nomi: ROM (Real Only Memory - sola lettura). Tali dischi sono prodotti mediante stampaggio e hanno un colore argento. La capacità di informazione di un disco CD-ROM può raggiungere 650-700 MB e la velocità di lettura delle informazioni nell'unità CD-ROM dipende dalla velocità di rotazione del disco. Le prime unità CD-ROM erano a velocità singola e fornivano velocità di lettura delle informazioni di 150 KB/s. Attualmente sono ampiamente utilizzate unità CD-ROM a 52 velocità, che forniscono una velocità di lettura delle informazioni 52 volte più veloce (fino a 7,8 MB/s). I DVD hanno una capacità di informazione molto maggiore (fino a 17 GB) rispetto ai CD. Innanzitutto vengono utilizzati laser con lunghezze d'onda più corte, che consentono di posizionare le tracce ottiche in modo più denso. In secondo luogo, le informazioni sui DVD possono essere registrate su due lati, con due strati su un lato. La prima generazione di unità DVD-ROM forniva velocità di lettura delle informazioni di circa 1,3 MB/s. Attualmente, le unità DVD-ROM a 16 velocità raggiungono velocità di lettura fino a 21 MB/s.
4.Dispositivi di output aggiuntivi:
Una stampante-- componente della pubblicazione desktop elettronica. sistemi, un dispositivo che stampa automaticamente il testo inserito nella memoria del computer utilizzando un programma che ne garantisce la corrispondenza all'insieme tipografico di bordi o strisce. Le stampe vengono utilizzate come stampe di prova o come strisce di un layout originale riprodotto. Sono disponibili matrice, laser e getti
Plotter- Per l'output di oggetti grafici complessi e di grande formato (poster, disegni, circuiti elettrici ed elettronici), vengono utilizzati dispositivi di output speciali: plotter. Il principio di funzionamento del plotter è lo stesso di stampante a getto d'inchiostro.
Altoparlanti/Colonne- Dinamico- riprodurre il suono creato dal computer, dalla musica registrata al parlato sintetizzato o agli effetti sonori utilizzati da Windows. Altoparlanti del computer) ci sono qualità diversa: Da scatole di plastica economiche con suono sordo a un impianto stereo costoso dal suono eccezionale. Collegare i nuovi altoparlanti è molto semplice: stacca il cavo da quelli vecchi e inserisci il cavo da quelli nuovi. L'amplificatore è integrato negli altoparlanti e non richiede un collegamento separato. Esistono anche sistemi multi-altoparlanti, il più popolare è un sistema di due o tre altoparlanti con un subwoofer, che puoi nascondere sotto il tavolo, e piccoli altoparlanti posizionati su entrambi i lati del monitor.
Una testina laser (LH) viene utilizzata per leggere le informazioni da un CD. Installato nell'alloggiamento LG diodo laser, sistema ottico interno (reticolo di diffrazione, cilindrico, collimatore e altre lenti, prisma), bobine di focalizzazione e tracciamento con lente di focalizzazione, diodo laser (Fig. 1.1).
Riso. 1.1. Design della testa laser
Quando viene applicata la tensione di alimentazione, un diodo laser a semiconduttore genera un raggio coerente (la differenza di fase dell'onda è costante nel tempo), che viene suddiviso in un raggio principale e due raggi aggiuntivi mediante un reticolo di diffrazione. Dopo aver attraversato gli elementi del sistema ottico e la lente di focalizzazione, questi raggi cadono sul compact disc (Fig. 1.2).
Riso. 1.2. Focalizzare il raggio sulla superficie del disco
La messa a fuoco precisa dei raggi sul disco viene effettuata mediante bobine di focalizzazione che impostano la posizione desiderata della lente. Dopo essere stati riflessi dal disco, i raggi cadono nuovamente sulla lente di focalizzazione e poi nel sistema ottico. In questo caso i raggi riflessi vengono separati da quelli incidenti a causa della loro diversa polarizzazione. Prima di colpire i fotosensori (serie di fotodiodi), il raggio abbagliante passa attraverso una lente cilindrica, che utilizza l'effetto di distorsione per determinare la precisione della messa a fuoco (Fig. 1.3).
Riso. 1.3. Raggi e segnali sui fotorivelatori
Se il raggio è focalizzato esattamente sulla superficie del CD, il raggio riflesso sui fotosensori ha la forma di un cerchio; se davanti o dietro la superficie ha la forma di un'ellisse.
I segnali provenienti dai fotosensori sono preamplificati e la differenza tra i segnali (A+C) e (B+D) determina l'errore di messa a fuoco FE (Focus Error). Con una messa a fuoco precisa, il segnale FE è zero.
Due raggi laterali cadono sui sensori E ed F. Servono per tracciare il passaggio del raggio principale lungo il percorso di lettura (traccia) (Fig. 1.4).
Riso. 1.4. Principio di tracciamento: a). passaggio preciso della trave lungo il binario; B). errato
La differenza tra i segnali E ed F determina l'errore di tracciamento TE (Tracking Error).
Il segnale combinato proveniente dai sensori A, B, C e D è un segnale ad alta frequenza (RF) (>4 MHz) in formato EFM (Eight-to-Fourteen Modulation). Contiene informazioni audio codificate e dati aggiuntivi.
1.2 Funzionamento dei servocircuiti e dei segnali principali durante la lettura del disco
Quando si inserisce un CD, il motore Slide sposta la testa laser nella posizione iniziale finché il finecorsa "si chiude" Posizione di partenza teste." (In alcuni modelli non ci sono due, ma un motore per la movimentazione del carrello e il posizionamento.) Successivamente la testa inizia ad allontanarsi lentamente fino all'apertura del finecorsa.
Tramite segnale LDON circuito servo alimentazione automatica laser(ALPC - Automatic Laser Power Control) fornisce alimentazione al diodo laser. A volte è possibile utilizzare interruttori di finecorsa aggiuntivi per bloccare l'accensione del laser e impedire al raggio laser di entrare negli occhi quando il meccanismo è smontato, e talvolta il laser è costantemente acceso quando il carrello è chiuso. Il sistema ALPC mantiene la potenza di uscita del diodo laser a un livello specificato. La potenza della radiazione attuale è controllata da un fotorilevatore posizionato nello stesso alloggiamento del diodo laser.
Il servoprocessore inizia a generare impulsi di ricerca del fuoco iniziale (FSR), che vengono inviati a focalizzazione dei circuiti servo e poi attraverso il conducente - alla lente di messa a fuoco. Il circuito servo di messa a fuoco è progettato per compensare i battiti CD (su e giù). Il driver (stadio di uscita) viene utilizzato per amplificare la potenza dei segnali. L'obiettivo inizia a muoversi su e giù. Quando il raggio viene focalizzato accuratamente sulla superficie del CD, il segnale di errore di messa a fuoco FE=(A+C)-(B+D) diventerà minimo, gli impulsi FSR verranno disattivati e il circuito servo di messa a fuoco inizierà a controllare la bobina di messa a fuoco utilizzando il segnale FEM, che è il segnale corretto F.E. Dopo aver effettuato con successo la messa a fuoco, viene generato il segnale FOK (FocusOk). Se dopo 3-4 impulsi FSR non viene generato il segnale FOK, viene rilevata l'assenza di un CD e il lettore smette di funzionare.
Il segnale FOK va a circuiti servo per il controllo della velocità del motore(SUSVD). Producono segnali MON (abilitazione), MDS (velocità), MDP (fase), CLV (controllo) per controllare il funzionamento del motore e regolarne la velocità di rotazione. Il motore inizia a ruotare e ad aumentare la velocità. In alcuni lettori, gli impulsi di avvio del motore vengono generati prima che venga applicato il segnale FOK, insieme agli impulsi FSR. A una velocità angolare di rotazione costante dall'inizio alla fine del disco, il diametro della traccia e la velocità lineare aumentano. SUSVD si mantiene a un livello costante velocità lineare rotazione del disco e, dopo che il lettore si è fermato, rallenta la velocità del motore.
La portata nominale delle informazioni lette dal disco è 4,3218 Mbit/s.
Allo stesso tempo viene inviato il segnale FOK circuito servo di tracciamento e attiva il suo lavoro. Questo servocircuito garantisce che il raggio passi esattamente al centro della pista. Un segnale di errore di tracciamento (TE=E-F) viene utilizzato per tracciare la posizione del raggio. La componente ad alta frequenza filtrata del segnale TE (segnale TER) viene alimentata alla bobina di tracciamento. La bobina di tracciamento sposta l'obiettivo in direzione perpendicolare alle tracce e può fornire la lettura di un massimo di 20 tracce senza spostare l'LG. La componente a bassa frequenza filtrata del segnale TE (segnale RAD) viene alimentata a un motore di posizionamento, che sposta l'LG attraverso il campo del disco. La testa laser si muove periodicamente quando il numero di tracce lette è fuori dai limiti consentiti dalla bobina di tracciamento.
I circuiti di tracciamento non possono determinare in modo indipendente se un raggio si trova su o tra una traccia di informazioni. A tale scopo viene utilizzato un rilevatore a specchio che, in base all'ampiezza del segnale EFM ad alta frequenza, determina la posizione del raggio e la corregge. Se il raggio è tra i binari, l'ampiezza del segnale EFM è minima. Se l'inseguimento ha esito positivo, i circuiti servo dell'inseguimento generano un segnale TOK (Tracking OK).
Successivamente, inizia la lettura delle informazioni dal disco. Temporizzato dagli impulsi di un oscillatore al quarzo, Rilevatore PLL si adatta in frequenza e fase al segnale EFM ad alta frequenza ed estrae i dati da esso. Un registro a scorrimento converte i dati seriali in dati paralleli. Successivamente l'informazione viene decodificata, sottoposta ad un'elaborazione iniziale (deinterleaving, correzione degli errori, ecc.) e inserita in un buffer “half-state”. SUSVD mantiene il riempimento del buffer al 50%. Se la velocità di rotazione è bassa e il buffer è pieno per meno del 50%, il servocircuito aumenterà la velocità del motore e viceversa. È possibile rallentare il disco per un po', ma il suono non verrà interrotto. Ciò è dovuto alla presenza di un buffer. Il principio di funzionamento è simile ai circuiti AntiShock, ma hanno una capacità e una percentuale di riempimento maggiore.
Le informazioni vengono scritte e lette nel buffer utilizzando rispettivamente gli impulsi WFCK e RFCK. Le informazioni lette sono suddivise in dati audio e sottocodice. Il sottocodice è informazioni sul servizio, che contiene bit di sincronizzazione, informazioni sulla traccia corrente, tempo. I sottocodici utilizzano circuiti servo per posizionare la testa laser nel punto desiderato. La velocità in bit del sottocodice è 58,8 kbps. I dati audio vengono elaborati in schemi sonori e viene emesso un segnale audio analogico.
1.3 Conversione del suono
La conversione dell'audio dal formato digitale ad analogico avviene nei circuiti audio. Inizialmente, i dati dei canali sinistro e destro vengono mescolati (multiplexati) e inseriti nello stesso flusso. I dati audio subiscono un'ulteriore elaborazione (interpolazione, sostituzione) nei circuiti audio digitali.
Filtri digitali e circuiti di campionamento accelerato (OVERSAMPLING) possono essere utilizzati per migliorare la qualità del suono e ridurre il rumore. Filtri digitali convertire la profondità di bit del segnale audio da 16 a 18 o 20 bit, riducendo il passo di quantizzazione nel segnale di uscita. Quando si utilizza un filtro a 18 bit e un DAC, il passo viene ridotto di un fattore 4 e, di conseguenza, il suono diventa più piacevole. I circuiti di campionamento veloci spostano il rumore di quantizzazione (>22 kHz) a un livello superiore alte frequenze. I dati per il DAC vengono letti e convertiti a 2, 4, 8 o 16 volte la velocità nominale.
Convertitori DAC segnali digitali V forma analogica. Ci sono due opzioni (Fig. 1.5).
Riso. 1.5. Abilitazione dei DAC nei circuiti audio
I modelli costosi utilizzano l'opzione mostrata in Fig. 1,5, a. Il segnale digitale multiplexato viene inviato a un demultiplexer che, in base agli impulsi di temporizzazione, lo divide in 2 flussi digitali, rispettivamente per i canali sinistro e destro. Ciascun canale utilizza il proprio DAC. In un'altra versione (Fig. 1.5, b) viene utilizzato un DAC, segnale analogico da cui viene diviso in due canali tramite l'interruttore. In entrambi i casi, viene utilizzata una linea di ritardo per allineare temporalmente i dati del canale destro e sinistro.
I segnali audio dall'uscita DAC vengono amplificati e inviati ai filtri di uscita. I filtri tagliano le componenti ad alta frequenza (>20 kHz), il rumore di quantizzazione e attenuano il passo.
I circuiti audio utilizzano interruttori a transistor controllati da un segnale MUTE e cortocircuitano il segnale di uscita al telaio. Se il disco viene letto normalmente, nelle modalità "Riproduzione" o "Riavvolgi per traccia" il processore disabilita il blocco del suono. In tutte le altre modalità è attivata la funzione MUTE.
La qualità del segnale audio dipende direttamente dalla qualità del filtro. I modelli costosi utilizzano filtri di ordine superiore.
1.4 Funzionamento del lettore in varie modalità
1.4.1 Caricamento di un disco
Quando il lettore è connesso alla rete, viene generato un segnale Ripristina, che cancella i registri del processore. Il processore controlla la posizione del carrello, della testina laser (se necessario la posiziona nella posizione iniziale) e la presenza di un CD. Su alcuni modelli, quando è presente un disco, il lettore entra in modalità riproduzione.
Quando si preme il tasto "Apri/Chiudi", il processore invia un segnale al motore del carrello, il carrello si muove. Quando il carrello esce completamente, viene attivato il finecorsa “Posizione finale del carrello” e il processore arresta il motore. Alcuni modelli di giocatori utilizzano circuiti elettrici senza finecorsa, che in base alla corrente assorbita dal motore determinano la posizione iniziale e finale del carrello.
Il disco è installato nel carrello. Premendo nuovamente il tasto "Apri/Chiudi", il processore avvia il motore. Il carrello si muove verso l'interno finché non viene attivato il finecorsa “Posizione iniziale del carrello”. Il disco viene posizionato sul tavolo e premuto contro di esso. Il lettore sta tentando di leggere il titolo del disco.
Le informazioni dal disco vengono lette dal centro. Il titolo si trova fisicamente all'inizio del CD. Contiene informazioni sul numero di brani, tempo totale, ecc. Se l'informazione è considerata corretta, le caratteristiche del disco verranno visualizzate sullo schermo. In caso contrario, sul display verrà visualizzato "Errore", "Nessun disco" o "-" e, su alcuni modelli, la modalità di riproduzione verrà bloccata.
1.4.2 Riproduzione
L'LG inizia a leggere il disco, cerca l'inizio della prima traccia e inizia a riprodurla. Il numero del brano e il tempo vengono visualizzati contemporaneamente sul display.
1.4.3 Pausa
La riproduzione del disco viene messa in pausa. L'uscita audio è bloccata. La testa del laser rimane in un posto.
1.4.4 Riavvolgimento per tracce "<<",">>"
LG cerca l'inizio del brano desiderato e inizia a riprodurlo.
1.4.5 Riavvolgi per traccia "<", ">
In questa modalità, il brano viene riprodotto velocemente. Il processore produce segnali JF (salto in avanti) e JP (salto all'indietro). La bobina di tracciamento e l'LG si muovono lentamente in avanti (indietro). Il raggio di lettura salta costantemente dalla traccia corrente a quella successiva. Utilizzando un rilevatore, viene contato il numero di percorsi incrociati. Di conseguenza, viene generato un segnale per controllare la bobina di tracciamento (fino a 25 tracce) e il motore di posizionamento. L'ampiezza del segnale di uscita audio è leggermente ridotta.
