光盘驱动器的维护与维修

光盘驱动器的维护与维修第一页，共三十三页，2022年，8月28日*2任务1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12cm，存储容量可达650MB-740MB，存贮量可达6亿个数据字符以上，如果单纯存放文字，一张光盘相当于15万张16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30年以上。

一、光盘驱动器的结构光驱由机械器件、电子器件和光学器件三部分组成。其结构包括光盘头、激光器、光电检测器、光学器件和伺服控制系统等。如图8-1所示。第二页，共三十三页，2022年，8月28日*3任务1光盘驱动器的基本结构及原理

1．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，编码经译码后便得到读出的数据。光盘头得到从光盘表面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，将激光束调整到最佳位置。第三页，共三十三页，2022年，8月28日*4任务1光盘驱动器的基本结构及原理

2．激光器激光器由激光二极管和聚焦透镜等组成。砷化镓半导体激光器可发射出波长为0.78µm、输出功率为0.5mW的激光束。

3．光电检测器光电检测二极管将从光盘表面反射回的激光束转换为电信号，由电信号强弱的变化，便可检测出该信号是来自光盘的凹区、凸区还是两区交界处，并得到聚焦误差、光道跟踪误差及速度误差等，从而由伺服控制系统进行实时调整。

4．光学器件包括光栅、激光束分离器、放大镜等，准直透镜将激光束变成圆柱形光束。激光束分离器(半反镜)使反射回的激光束射向光电检测二极管，物镜由音圈电机带动下上下移动和沿盘片的径向微量移动，使激光束焦点始终落在光盘的光道上。

5．伺服控制系统在光盘驱动器中，有三个基本伺服控制系统：聚焦伺服系统、径向光道跟踪伺服系统和光盘转速控制系统。第四页，共三十三页，2022年，8月28日*5任务1光盘驱动器的基本结构及原理

(1)聚焦伺服系统的目的是进行自动聚焦。聚焦误差检出方式采用非点收差法，非点收差法就是根据光盘反射面位置的变化，反射光的聚焦位置移动，通过圆柱面透镜对投影光形状进行变化，用4分割PD差动检出，如图8-4所示。第五页，共三十三页，2022年，8月28日*6任务1光盘驱动器的基本结构及原理

利用该误差信号去控制光学头中的音圈电机，音圈电机带动物镜上下移动，使激光束焦点(直径约1µm)始终落在光盘的信息面上。第六页，共三十三页，2022年，8月28日*7任务1光盘驱动器的基本结构及原理

(2)径向光道跟踪伺服系统的目的是使激光束始终落在光盘的光道上。由于光盘上光道很密(每英寸16000条)，若光学头的激光束径向移动读另一光道信息时，有可能会使激光束移动到两光道之间，而未对准光道。径向光道跟踪伺服系统采用了与聚焦伺服系统同一个音圈电机，此电机不但可以上下移动，还可以沿光盘径向微量移动。所以物镜也可作径向微量移动，以使得激光束始终落在光盘的光道上。如图8-6所示。第七页，共三十三页，2022年，8月28日*8任务1光盘驱动器的基本结构及原理

(3)光盘转速控制系统的目的是用来控制光盘的转速。光盘转速的快慢是通过单位时间读出的编码多少来得知的，当读出的编码比标定的多时，表示转速快了，反之转速慢了。因而，可用这信号去控制光盘驱动马达的转速，使其保持在要求的速度上。为了获得较高的数据传输率，光驱多采用CAV和PCAV的数据读取技术和一光多道技术。

CAV(恒定角速度)技术采用始终恒定的马达速度读取光盘数据，使其外圈的数据传输率大大提高。高倍速光驱的标称值如52X，是指CAV技术所能达到的最大数据传输率为52倍速，即7800kbit/s。第八页，共三十三页，2022年，8月28日*9任务1光盘驱动器的基本结构及原理PCAV(部分恒定角速度)技术则是早期低速(12速以下)光驱采用的CLV(恒定线速度，即保持单位时间读出的编码不变)技术和CAV技术的结合，读取内圈数据时用CLV方式，此时转速很快。而当马达的速度达到一定速度向外圈读取时，则采用CAV方式达到最大的读取速度，保持内外圈数据读取的稳定。24X以上的光驱都普遍采用CAV和PCAV的数据读取方式。“一光多道”技术是激光束可以同时阅读光盘上的多条光道，因此，它比普通的单束技术读取信息范围大。而且，它所增加的数据传输率在整个光盘上都是恒定的。第九页，共三十三页，2022年，8月28日*10任务1光盘驱动器的基本结构及原理

二、CD-ROM光盘结构和盘中数据的存放方式

1．CD-ROM光盘结构

CD-ROM光盘的直径为4.75英寸(12cm)，中心装卡孔为15毫米，厚度为l.2mm，重量约为14～18g。标有字符一面为盘片的最上层，其实是一层涂了漆的保护层；第二层是铝膜反射层，可反射激光束；第三层是聚碳酸脂透明基片。光盘制作时，是将数据从模片上转移到塑料基片上。将光学等级的塑料所制成的熔化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。这一过程只需要几秒钟，其产品是一个其中一面有预刻槽和数据点的塑料盘，预刻槽用来对光道进行径向定位。然后塑料盘载有数据的一面用溅镀法镀上一层极薄纯铝，形成反光层。最后是在铝表面再加上一层坚固的漆膜。这一层漆保护铝膜不会被划伤，不会氧化，并可作为标签印刷的工作表面。第十页，共三十三页，2022年，8月28日*11任务1光盘驱动器的基本结构及原理

2．CD-ROM盘中数据的存放方式

1）光道磁盘(包括软盘和硬盘)格式化后，被划分磁面(对于软盘来说0面和1面)，每面分成若干磁道。磁道是一簇半径不同的同心圆，如图8-3所示。外围处的磁道长，内圈处的磁道短，由于采用的是等容量存储方式，所以内圈磁道存储密度要比外圈磁道密度高。磁道是按磁体磁化的方向来表征存储的“1”或“0”信息。CD-ROM盘上的光道也是用来存储信息的，光道是用凸坑、凹坑及凸坑和凹坑形成的坑边，对激光束的反射率不同来区别“1”和“0”信息。

CD-ROM的光道是一个完整的螺旋形(为等距螺旋线)，如图8-8所示，螺旋线开始于CD-ROM的中心，光盘的光道上不分内外圈，其各处的存储密度相同(等密度存储方式)。第十一页，共三十三页，2022年，8月28日*12任务1光盘驱动器的基本结构及原理CD-ROM上径向道密度比磁盘大得多，每英寸有16000条，即径向道密度为16000TPI，螺旋线圈与圈之间的距离为1.6μm，螺线宽度为0.6μm，螺线上代表信息的凹槽深度仅为0.12μm。CD-ROM上的螺旋线总长度可达5km。第十二页，共三十三页，2022年，8月28日*13任务1光盘驱动器的基本结构及原理

2）扇区

CD-ROM上的扇区要复杂得多，CD-ROM是在CD-DA(数字音频光盘)基础上发展起来的，数据存放的物理格式类似于CD-DA。CD-ROM定义了三种物理扇区方式，即扇区方式0(SectorMode0)、扇区方式1(SectorMode1)、扇区方式2(SectorMode2)。2352字节Sync12字节Heade用户数据扇区地址Mode2336字节(00)3字节1字节(00)2352字节Sync12字节Header用户数据EDC未定义ECC扇区地址Mode2048字节4字节8字节P校验Q校验3字节1字节(01)172字节104字节2352字节Sync12字节Header用户数据扇区地址Mode2336字节(00)3字节1字节(02)第十三页，共三十三页，2022年，8月28日*14任务1光盘驱动器的基本结构及原理

从表中可以看出CD-ROM中每扇区有2352个字节，每个扇区有12个同步字节，4个扇区头字节。在4个扇区头字节中，1个字节用于存放扇区方式识别码，另3个字节用于表示扇区地址，格式为：分(0-59或更大)：秒(0-59)：扇区号(0-74)。CD-ROM中的光道为螺线形，采用“分+秒+扇区号”格式。在CD-ROM中，每秒读出75(0到74)个扇区数据的原因是CD-ROM采用CD-DA技术，在CD-DA中，对音频信号的采样频率为44.1KHz，采样值用16位二进制表示，于是音频信号的数据率为：44.1×2(16位，即2个字节)×2(左右声道各采样一个)=176.4KB/s

而一个扇区含有2352个字节，因此：176.4×1000／2352=75个扇区第十四页，共三十三页，2022年，8月28日*15任务1光盘驱动器的基本结构及原理

在扇区方式0中，除12个同步字节和4个扇区头字节内容不恒为零外，剩余的2336个用户字节的内容全为零。显然，该方式不是用于存放用户数据，在CD-ROM中，用作导人区和导出区。在扇区方式1中，安排了4个字节的错误检测码(EDC)和276个字节的错误控制码(ECC)，此外还有8个字节未定义(即保留8个字节)，只有2048个用户字节。由于扇区方式1具有很强的检错和纠错能力，因此方式1适用于保存误码率很低的信息，如计算机程序、用户数据等。扇区方式2与扇区方式0的结构相似，但其中的2336个字节用户可以用于存放用户数据，但由于没有安排检错和纠错码，适用于存放误码率要求不高的信息，如声音、图像等。第十五页，共三十三页，2022年，8月28日*16任务1光盘驱动器的基本结构及原理3）CD-ROM存储容量的计算方法对于60分钟的标准CD-ROM，可以算出CD-ROM总扇区数：总扇区数=60(分钟)×60(每分钟60秒)×75(每秒读出75个扇区)=270000个扇区如存放计算机软件等重要数据来说，采用扇区方式1，则CD-ROM的总容量为：

270000×2048/1024/1024=527MB

如存放声音、图像等多媒体信号，可以采用方式2，则CD-ROM的总容量为：

270000×2336/1024/1024=601MB第十六页，共三十三页，2022年，8月28日*17任务1光盘驱动器的基本结构及原理

标准CD-ROM外沿有5mm区域未使用，如果在该区域也录有数据，则CD-ROM可达74分钟。不过这一区域处于CD-ROM外沿，录人数据较困难，也不易保持清洁，因此一般不用。对于74分钟的CD-ROM，扇区总数=74×60×75=333000

如存放计算机软件等重要数据来说，采用扇区方式1，则CD-ROM的总容量为：

333000×2048/1024/1024=650MB

如存放声音、图像等多媒体信号，可以采用方式2，则CD-ROM的总容量为：

333000×2336/1024/1024=742MB

因此说CD-ROM的容量为527MB到742MB，但CD-ROM上的信息不一定达到这个数，即CD-ROM盘未必是满的。第十七页，共三十三页，2022年，8月28日*18任务1光盘驱动器的基本结构及原理

三、光驱读盘原理

CD-ROM光盘的读出过程就是将在光盘中的凹凸区所表示的数字信息还原成二进制数字代码过程。读盘过程如下：从激光器发出的激光束经透镜准直和聚焦后，射向光盘铝反射层。当激光束照射到光盘的凹槽边界时，反射光束强弱发生变化，这时读出的为“1”数据信息，反之，当激光照射到槽底或凸面的平坦部分时，反射光强度没有变化，认为读出的是“0”数据信息。反射光导入光电检测二极管，由光电检测二极管根据反射光的强弱不同转换为用1、0表示的电信号。从而得到光盘中存储的编码信息，编码信息再经译码后，便可得到其所存的信息状态。第十八页，共三十三页，2022年，8月28日*19任务1光盘驱动器的基本结构及原理

光盘刻录机CD-R(CD-Recordable)指的是一种允许对CD进行一次性刻写的特殊存储技术；而CD-RW(CD-ReWritable)指的是另外一种允许对CD进行多次重复擦写的特殊存储技术。这两种技术借以实现的存储介质分别被称为CD-R盘片和CD-RW盘片，而实现这两种技术的设备，就是CD-R驱动器和CD-RW驱动器，统称光盘刻录机。

CD-R的工作原理是：CD-R盘片上涂抹一些用激光就可以改变其反光特性的特殊材料。目前，市场上常见的材料有三种，它们由于颜色的不同而相对应的盘片被分别称为金盘、蓝盘、绿盘。它采用一次写入技术，刻录数据时，利用高功率的激光束射到CD-R盘片，使盘片上的介质层发生化学变化，模拟出二进制数据0和1的差别，把数据正确地存储在光盘上。CD-R可以被几乎所有CD-ROM读出和使用。第十九页，共三十三页，2022年，8月28日*20任务1光盘驱动器的基本结构及原理CD-RW盘片中的特殊介质会产生结晶和非结晶两种状态，通过激光束的照射，介质层可以在这两种状态中相互转换，达到多次重写入的目的。更准确地说CD-RW叫做可擦写的光盘刻录机。它利用较高瓦数的激光在空白的光碟片上刻出可供读的反光点。不过，可擦写是以降低反光信号为代价的，它的反光率只有20％左右，比一般盘片的反光率70％要小得多，所以，只能在特定的机器(如刻录机)上读。由于目前CD-RW的技术与CD-R的差不多，在制造上容易实现，因此，现在的大部分CD-RW设备都有CD-R的功能。第二十页，共三十三页，2022年，8月28日*21任务2光盘子系统常见故障

光盘驱动器是多媒体计算机硬件中使用寿命最短的配件之一，发生故障的可能性也很大。光盘驱动器故障有硬故障和软故障两类。常见的硬故障有接口故障、光学器件故障、机械器件故障、控制电路故障等。引起软故障的原因大多是由驱动程序不匹配或中断设置不正确造成冲突等，故障的具体表现有系统不能识别光驱、读盘错误、挑盘、不能退出、放VCD异常、放CD音乐异常等。一、光盘子系统常见故障分析

1．开机检测不到光驱或者检测失败可能出现的原因：光驱损坏或光驱IDE接口插接不良；数据线损坏；跳线错误。

2．光驱已检测到，但不能使用，并提示“Invaliddrivespecification”信息可能是光驱软件没有安装在硬盘上，或因误操作而将其删掉了；可能是Config.sys和Autoexec.bat中没有配置装入驱动软件的相应语句。第二十一页，共三十三页，2022年，8月28日*22任务2光盘子系统常见故障3．进出盒故障进出盒故障(不能进出盒或者进出盒不顺畅)可能出现的原因：进出盒仓电机插针接触不良或电机烧毁；皮带老化；驱动电路损坏；进出盒机械结构中的传动机构损坏。

4．进给系统故障故障现象：出入盒正常，但放人光盘后光驱作几次加速读盘动作(也可以从声音上判断出来)，但仍读不出信息。如激光头在零道附近，则放入CD光盘，只能放前两分钟的音乐。可能出现的原因：进给电机插针接触不良或者电机烧毁；驱动电路损坏；激光头小车运动受阻。

5．激光头故障故障现象：挑盘(有的盘能读，有的不能读)或者读盘能力差。可能出现的原因：光驱长时间使用或常用于看VCD或听CD，使激光头透镜变脏或激光头老化。第二十二页，共三十三页，2022年，8月28日*23任务2光盘子系统常见故障6．激光电信号通道故障激光电信号通路故障指的是激光头与电路板之间的连接线，是一条扁平硬直的塑料导线，它是激光头与其他电路信息交换的通道。此外产生的故障较多，但维修却很简单，只要把这一条导线换一条就可以了。

7．主轴系统故障可能是主轴电机或驱动电路损坏，连接线接触不良。损坏后如放入光盘，指示灯闪动几下，但盘片不转。第二十三页，共三十三页，2022年，8月28日*24任务2光盘子系统常见故障

二、光盘子系统常见故障处理

1．光驱挑盘的解决方法光驱对一些光盘能顺利地读出来，而对另一些光盘却读不出来。这种现象称为光驱挑盘。光驱读不出数据时，屏幕会显示“驱动器未准备好”的提示信息。光驱挑盘时，从原理上分析为光驱和光盘两个方面的原因。光驱方面的原因有：激光发射功率减少。如激光二极管老化；激光头及物镜上积尘过多。这些现象均能影响激光信号的正常读取。光驱机械部件磨损、损坏、位移及晃动过大等，致使光盘无法正常运行或激光不能正常聚焦到光盘上等。纠错系统纠错能力有限，对于过多的误码不能全部校正。第二十四页，共三十三页，2022年，8月28日*25任务2光盘子系统常见故障

光盘方面的原因有如下几种：

(1)光盘划伤，盘片上信息被破坏，某些光盘背面铝涂层光洁度不够好等。激光发射到盘片上，使反射强度不够或不反射，致使接收单元接收不到有关信号或接收到的信号有误。

(2)使用了非正品光盘。就光驱性能指标而言，所有光驱都应能正确读出容量在650-740MB的正品光盘。而由于生产厂家不同，其光驱质量亦存在差异，非正品光盘在一台光驱上能顺利读出，而在另一台光驱上则可能无法读取。第二十五页，共三十三页，2022年，8月28日*26任务2光盘子系统常见故障

这种光驱挑盘的解决方法有四种：一是用光头清洁盘清洁激光头物镜。另外千万不要使用市面上销售的一些低价劣质光头清洁盘，因为这些盘的刷毛太硬，反而会刮花物镜；二是人工清洁激光头物镜，可用棉花蘸无水酒精轻擦物镜，改善读盘能力；三是加大激光二极管的发射功率，即打开光驱，找到调节激光发射强弱的可调电阻，轻轻调整其阻值，直至光驱能读出盘为止，这种方法是加大了二极管的发光，会使二极管加快老化；四是更换激光头组件或激光二极管。第二十六页，共三十三页，2022年，8月28日*27任务2光盘子系统常见故障2．光盘找不到启动Windows98后，在“我的电脑”中却无光驱盘符。到“控制面板”中添加新硬件，重新启动后不能检测到新硬件。若用手工添加CD-ROM，重新启动系统，在“我的电脑”中仍无光驱盘符，光驱“丢失”。其原因是光驱与系统连接及系统设置匹配有问题。在安装光驱时，不仅要注意硬件连接、跳线及驱动程序安装的正确，还应确保系统CMOS设置无误。在STANDARDCMOSSETUP项中光驱类型设置通常为AUTO。选择“IntegratedPeripherals”项，且确保其中的“OnChipIDEFirstChannel”及“OnChipIDESecondChannel”项皆为“ENABLED”。

3．在DOS下不能辨认光驱保证AUTOEXEC.BAT及CONFIG.SYS文件中使用的CD-ROM设备驱动程序。第二十七页，共三十三页，2022年，8月28日*28任务3光盘驱动器及盘片的保养

一、光盘驱动器的维护光驱是多媒体电脑必不可少的基本配置，在实际使用中，光驱出故障的时候较多。而平时做好了光驱的维护与保养可以减少故障的发生。

1．注意防震光驱的防震是一个极为重要的指标。因为光驱激光头的光学透镜和光电检测器非常脆弱，经不起大的撞击和震动，因此一定要轻拿轻放，防止跌落、碰撞。在安装到计算机系统中时，一定要有良好的支撑和固定，以防止工作过程中的振动。

2．注意防尘防尘是光驱正常工作的必要条件。光驱是靠激光束在盘片信息轨道上的良好聚焦和正确检测反射光强度来实现信息拾取的，所以其光学系统对灰尘的敏感性很强。一定要注意工作环境的防尘。在计算机内部安装时要避免计算机电源风扇和系统主板风扇的气流直接作用，以免气流夹带空气中的灰尘通过光驱时，将污物沉积在透镜和棱镜上，影响光驱的寿命。第二十八页，共三十三页，2022年，8月28日*29任务3光盘驱动器及盘片的保养3．不要随意拆洗光驱光驱是一个集机、光、电为一体的设备，其中有关设备相当精密，不能随意拆卸它。因为光驱内光学透镜和棱镜非常精密，各组件的机械安装精度也很高，随意地拆洗光驱会影响其内部光、机、电组件的位置精度，使光驱不能正常工作，甚至会导致损坏。

4．操作时要轻光驱的托盘托架机构非常单薄，操作时由于不慎会损坏托盘。因此在托盘上放取盘片时要小心，不能用力向下压托盘，也不能有异物碰撞弹出的托架，否则托架会变形或断裂。放置或取出盘片后应及时按下出盒按键将托盘缩进驱动器内，防止托架的意外损坏。第二十九页，共三十三页，2022年，8月28日*30任务3光盘驱动器及盘片的保养

5．不用时一定要及时将盘片从光驱内取出因为光驱在检测到托盘上装有盘片时，将控制光学拾取头对盘片进行正确的聚焦，驱动盘片以恒定的速度转动并正确寻迹于盘片的信息轨迹，也就是说驱动器所有的部件都在工作，时刻准备读取数据。所以不用时应及时将盘片从驱动器内取出，以降低驱动器机械系统的磨损和减少激光二极管的使用时间，延长光驱的使用寿命。

6．不要使用质量差的光盘质量不好的光盘，如盘片变形、表面严重划伤和污染以及盗版光盘等，在驱动器内进行读取时，光学拾取头的物镜将不断地上下跳动和径向摆动，以保证激光束在高低不平和径向偏摆的信息轨迹上实现正确的聚焦和寻道，加重了系统的负担。所以质量差的光盘易损坏光驱。第三十页，共三十三页，202