Неисправности CD-ROM устраняются ИТ-специалистами в основном путем глобальной замены «оптики» или «электроники», что является достаточно дорогим удовольствием. Структурированный подход и некоторые знания о данном устройстве помогут локализовать проблему и найти неисправную деталь

   Выход из строя CD-ROM — явление не редкое, а его ремонт оказывается довольно проблематичным для владельца. Типична ситуация, когда специалисты сервисного центра предлагают либо замену платы электроники, либо замену лазерной считывающей головки.
   Собственно ремонт в этом случае окажется немногим дешевле нового устройства, что заставляет задуматься о его целесообразности. Что предпринять в такой ситуации? Можно ли избежать глобальной замены «электроники» или «оптики»?
   Вполне, если применить определенный системный подход и локализовать неисправность. Все, что для этого необходимо, это классифицировать неисправность по характерным признакам.
   Звучит просто, но подразумевает в себе представление о работе всех элементов CD-ROM и собственно знание характерных признаков неисправностей. Для этого рассмотрим, как именно происходит взаимодействие различных элементов CD-ROM, и попутно выделим их характерные неисправности.
   По структуре этого, достаточно сложного устройства, можно выделить три основные группы его «болезней»: механические неисправности, неисправности оптической системы, неисправности электронных компонентов.

   Такая хрупкая механика

   Первая группа, как ни странно, является превалирующей. Среди общего комплекса неисправностей механические составляют 80—85 %. Основных причин поломки здесь может быть несколько: отсутствие смазки трущихся частей, скопление пыли и грязи на подвижных частях механизма транспортировки диска, засаливание фрикционных поверхностей, нарушения регулировок, механические поломки деталей транспортного механизма.
   Отсутствие смазки приводит к тому, что CD-ROM с трудом выталкивает каретку с диском. В простых механизмах, где каждый элемент выполняет несколько функций, отсутствие смазки приводит, например, к заклиниванию замка каретки и исключает возможность использования CD-ROM.
   Скопление пыли и грязи на подвижных частях, особенно на краях подвижных салазок каретки, делает практически невозможным запирание механизма, и в результате CD-ROM постоянно выбрасывает диск.
   Засаливание фрикционных поверхностей приводит либо к остановке механизма каретки в промежуточных положениях, либо к проскальзыванию диска во время вращения. И то и другое ведет к исключению возможности использования CD-ROM. К подобному результату приводит и нарушение регулировок транспортного механизма.
   Перечисленные выше механические неисправности касаются в основном простых механизмов относительно дешевых CD-ROM. Дорогие модели, как правило, имеют более сложные механизмы и для них основным видом механических неисправностей является поломка деталей механизма.
   Чаще всего это происходит из-за того, что пользователь вместо того, чтобы нажимать на кнопки управления, начинает рукой заталкивать каретку с диском внутрь дисковода. Итог таких действий всегда самый неприятный. Если загрязненный и неухоженный механизм достаточно прочистить, протереть, смазать и он вновь исправно выполняет свои функции, то торопливость и чрезмерные усилия приводят к достаточно дорогому и длительному ремонту дисковода.

   Чувствительная оптика

   Вторым, наиболее неприятным видом неисправностей CD-ROM, являются неисправности оптико-электронной системы считывания информации. Несмотря на небольшие размеры, эта система является очень сложным и точным оптическим устройством. По частоте проявления в первые 1,5—2 года эксплуатации поломки оптической системы занимают 10—15 % от общего числа неисправностей.
   Чтобы выделить основные «болезни» оптики и их характерные проявления, рассмотрим ее состав. В нее входят: сервосистема управления вращением диска, сервосистема позиционирования лазерного считывающего устройства, сервосистема автофокусировки, сервосистема радиального слежения, система считывания, схема управления лазерным диодом.

Невидимый враг: со временем чистая линза лазерного устройства (справа) покрывается слоем пыли (слева), и чтение компакт-дисков оказывается невозможным

   Позиционирование луча

   Сервосистема позиционирования головки считывания информации обеспечивает плавное подведение головки к заданной дорожке записи с ошибкой, не превышающей половины ширины дорожки в режимах поиска требуемого фрагмента информации и нормального воспроизведения.
   Перемещение головки считывания, а вместе с ней и лазерного луча по полю диска обеспечивается двигателем головки, контролируемыми сигналами прямого и обратного перемещения, поступающими с процессора управления, а также сигналами, вырабатываемыми процессором радиальных ошибок. Характерным признаком неисправности данной системы является беспорядочное движение головки по направляющим, либо полное отсутствие движения.
   Постоянное удержание луча лазера на дорожке записи и нормальное считывание информации обеспечивает сервосистема радиального слежения. Принцип ее действия основан на методе трех световых пятен: луч лазера с помощью дифракционной решетки делится на три отдельных луча, имеющих незначительное расхождение.

Воздействие частиц пыли и грязи способно вывести из строя не только оптику, но и механику

   Фокусировка и считывание

   Контроль и управление вертикальным движением фокусирующей линзы происходит под воздействием сервофокуса. Эта система обеспечивает точную фокусировку лазерного луча в процессе работы на информационной поверхности диска. После загрузки и старта CD сразу же начинается поиск фокуса в соответствии с максимальным выходным уровнем сигнала с фотодетекторной матрицы и минимальным сигналом ошибки с детектора точной фокусировки и детектора прохождения нуля фокуса.
   В момент старта диска процессор управления CD-ROM вырабатывает сигналы корректировки, которые обеспечивают многократное (два или три раза) перемещение фокусной линзы, необходимое для точной фокусировки луча на дорожку диска. При установлении фокуса вырабатывается сигнал, разрешающий считывание информации.
   Если после двух-трех попыток этот сигнал не появляется, процессор управления выключает все системы, и диск останавливается. Таким образом, о работоспособности системы фокусировки можно судить по характерным движениям фокусной линзы в момент старта диска и по разрешению режима ускорения диска при нормальной фокусировке луча лазера.
   Система считывания информации включает в свой состав фотодетекторную матрицу и дифференциальные усилители сигналов. О нормальной работе этой системы говорит наличие высокочастотных сигналов на ее выходе при вращении диска. Блок управления лазерным диодом обеспечивает нормальный ток возбуждения диода в режимах пуска диска и считывания информации. Признаком нормальной работы является наличие ВЧ-сигнала на выходе системы считывания амплитудой около 1 В.
   Кроме чисто функциональных неисправностей оптической системы очень часто она отказывает из-за элементарной пыли, попавшей на фокусную линзу. В данном случае, чтобы привести CD-ROM в рабочее состояние, достаточно протереть линзу мягкой фланелью. Ни в коем случае нельзя использовать для протирки активные растворители. Дело в том, что фокусные линзы большинства CD-ROM выполнены из прозрачной пластмассы и использование растворителей разрушает всю оптическую систему.

   Тонкости электронной начинки

   Третья группа неисправностей касается электронной начинки CD-ROM. Несмотря на достаточно низкую частоту выхода электроники из строя относительно общего числа возникновения дефектов CD-ROM (5—10 %), поиск неисправностей электронных схем является наиболее трудоемкой задачей ремонта.
   Помимо уже рассмотренных ранее систем, устройство включает в себя синхрогенератор, обеспечивающий синхронизирующими частотами все узлы CD-ROM, EFM-демодулятор, преобразующий 14-разрядные кодовые посылки с диска в 8-разрядный последовательный код. Считанная с диска информация в виде последовательного кода попадает в процессор цифровых данных, который совместно с процессором системного управления является сердцем всего устройства.
   Здесь происходит обратное перемежение данных и коррекция ошибок. Задачей перемежения данных при записи информации является распределение каждого байта информации на несколько кадров записи. При этом, если в результате механических повреждений поверхности диска происходит потеря даже нескольких кадров информации, после деперемежения почти все данные будут восстановлены.
   С этими ошибками легко справляется схема коррекции ошибок. В зависимости от выбранной для конкретной модели CD-ROM стратегии коррекции ошибок и, соответственно, сложности процессора и устройства в целом, конкретный CD-ROM может либо исправлять 1—2 мелкие ошибки в кадре информации (что соответствует дешевым моделям), либо в несколько этапов восстанавливать с вероятностью 99,99 % серьезные и длинные разрушения информации. Обычно такими корректорами ошибок обладают дорогостоящие модели CD-ROM. Это обстоятельство, как правило, является и ответом на вопрос — почему вот этот диск читается на машине товарища, а мой ПК его даже не видит?
   С выхода процессора цифровых данных откорректированная цифровая информация через интерфейс связи поступает на вход ПК, где подвергается дальнейшей обработке. Если диск содержит аудиозапись, то информация поступает на цифровой фильтр, далее цифроаналоговый преобразователь и через цепи аналоговой коррекции и усиления — на аудиовыходы.

   Кто именно подвел?

   Таким образом, даже поверхностное рассмотрение функциональной схемы устройства CD-ROM приводит к выводу, что данное устройство является весьма сложной электронной системой, и без правильно выбранной стратегии поиска неисправностей найти конкретного «виновника» практически чрезвычайно трудно. К сожалению, в подавляющем большинстве случаев неисправная микросхема по внешнему виду ничем не отличается от исправной.
   Обобщенно стратегию поиска неисправности здесь можно представить так: определить общую структуру устройства, определить основные взаимосвязи элементов, выяснить характер влияния отсутствия необходимых связей (либо появление новых) на поведение устройства в целом. Далее место неисправности ограничивается отдельным чипом, ответственным за данную взаимосвязь, проверяются сигналы на выводах этого чипа на соответствие спецификации производителя и, в случае неисправности, проводится замена.

Системный подход позволяет сузить диапазон поиска неисправности, хотя иногда она просто очевидна

Павел Хлызов,
инженер-исследователь,
компании ЕПОС

ЧИП Панорма 4/2000