מבנה הקומפקט דיסק

ה-CD בנוי מהמכלולים הבאים:
א. ספק כוח
ב. מכלול מכני
ג. מערכת בקרה והפעלה
ד. מעגלים ספרתיים
ה. ממיר ומעגלים אנלוגיים


מבנה בסיסי ל-CD

ספק הכוח מורכב משנאי, מישר זרם ומיצבים. במכשיר CD איכותי יש ספק כוח נפרד לחלק הדיגיטאלי ולחלק האנלוגי (כולל שנאים נפרדים).

המכלול המכני מכיל את המכלולים הבאים:
א. מכלול מגירה ואחיזת הדיסק
ב. מנוע שמסובב את ה CD
ג. מכלול העגלה עם העין האופטית ועדשת המיקוד
ד. מכלול האופטיקה, הכוללת דיודת הלייזר,
ה. פריזמת ההסטה העדשה הממקדת והעין הקוראת.

מערכת הבקרה מבקרת על הפעולות הבאות:
א. פתיחה וסגירה של המגירה, כולל עצירה ועגינת הדיסק,
ב. מערכת העקיבה של העין (עגלה)
ג. כפתורי ההפעלה, עצירה, הקפצת רצועה, חיפוש מהיר וחיפוש אינדקס.

המעגלים דיגיטאליים כוללים גביש, זיכרון חציצה, מסנן ספרתי, מעגלי קידוד להתגבר על שגיאות (SALMON-CODE) זיכרון מחסנית. דוחף אות COAX תורי וממיר אופטי TOS-LINK

הממיר כולל מבוא סיפרתי למידע המגיח מזיכרון המחסנית, מוצא אנלוגי, מסנן למיצוע המדרגות לאות רציף, מסנן תדר גבוהה, מעגלי הגברה ומגבר יציאה. מגבר לאוזניות.


אופן הפעולה של ה-CD
הכנסת הדיסק למגירה וסגירתה, גורמים למערכת מכנית לחבוק את ה CD ולהצמיד אותו לתותב שמחובר למנוע, שמסובב אותו. לתהליך הזה קוראים SPIN UP. הדבר הראשון שהעין מחפשת וקוראת בכל CD היא רצועה ראשונה שממוקמת הכי קרוב למרכז הדיסק, ונקראת TOC ((Track of Contents, ברצועה זו נמצא המידע על כמה קטעים ב CD, מה אורכו הכולל, ומידע פנימי החיוני למכשיר למכשיר, על מיקומם הפיסי על הדיסק. ב CD חדשים יש גם מידע של CD TEXT, המציג כתוביות על שם הדיסק, שם השיר ועוד. אי מציאת ה TOC תוך פרק זמן של כמה שניות מביא את המכשיר להסיק שאין CD במגירה ולהציג הודעה NO DISC. עם סיום פעולה זו, הגשרון עם המערכת האופטית יוצא להפסקה. רק בלחיצה על PLAY, ניגש המכשיר לתחילת הקטע המבוקש. הפעלת המכשיר על ידי לחיצה ישירה על PLAY, חייבת לבצע קודם כל את שלב קריאת TOC לפני תחילת הנגינה. עם קבלת הפקודה, מתחיל המנוע של הדיסק לסובב את ה CD במהירות יחסית למיקום הרצועה. בהתחלה במהירות של 500 סיבובים לדקה (סל"ד), ובסוף רק 200 סל"ד. זאת, על מנת לקבל קצב אחיד של מידע (BITS) או מהירות קווית אחידה.




                   




מנגנון הסיבוב של הדיסק הוא מנוע DC (זרם ישר) שבד"כ כלל מחובר בהנעה ישירה Direct Drive, ומבוקר ישירות ע"י מערכת הבקרה. מערכת אופטית ממקדת את הקרן במיטבה על העין, עוקפת שריטות ולכלוך, מחוץ לאזור המיקוד של הקרן, וקוראת את המידע שחוזר משטח ה CD. משטח חלק מחזיר מידע (1) קרן לייזר וחור לא מחזיר מידע (0). עיין קוראת


פריזמת ההסטה העדשה הממקדת והעין הקוראת
עדשה הצרוף של ה "0"-אפסים וה "1"-אחדים, הנקראים טורית ע"י העין, קובעים את גודל האות, לאותה דגימה. המילים באות בזו אחר זו ברצף. מילה לערוץ שמאל ומיד אחריה מילה לערוץ ימין. מיקום העין (יחד עם דיודת הלייזר והקרן) עוקבים אחר מסלול הדיסק ע"י מערכת בקרה מאוד מדויקת ועדינה, לקבלת רצף קריאה ללא הפסקות (כמו ה"קליקים" בדיסק שצרוב לא טוב). בדרך כלל חבטה או הזזת המכשיר מסיטים את העגלה ממסלולה וגורמים לקפיצה בהשמעה.

המידע שעל הדיסק
המידע שעל הדיסק מורכב מצמדי מילים, המורכבות מאחדים ואפסים, המיצגים את עוצמת הגל בנקודת הדגימה. שיטת ההצפנה של המידע נקראת PCM והיא הייתה שגורה במערכות קידוד אינפורמציה בסרט מגנטי, הקלטה דיגיטאלית על סרט ווידיאו (VHS) ועוד. המידע מוצפן למספרים על בסיס 2 - בינארי. ההמרה מבסיס 2, נעשית על ידי הממיר למתח יחסי.                   

המתג נסגר פעם בסיום כל המרה (1/44,100 של שניה, או כל 22.6 מיליונית השניה, או 22.6 מיקרו שניות). בזמן שהמתג נסגר, הגיע המתח על הקבל לערכו הסופי לאותה דגימה. אם ה MSB היה שווה ל 1 וכל יתר הסיביות היו שווים ל 0, יפתח הברז למשך 11.3 מיקרו, ויביא את טעינת הקבל למחצית מערכו המלא. כך, כל סיבית על פי משקלה, אם ערכה שווה לאחד, יתרום את חלקו היחסי לטעינת הקבל. אם ערכה שווה ל- 0, הברז יישאר סגור (ולא יטען את הקבל) לפרק הזמן היחסי של אותה סיבית. בסה"כ נפתח הברז 16 פעמים במשך המרה אחת, כאשר המשך הזמן של הפתיחה הראשונה הוא ½ ממשך ההמרה (22.6 מיקו שניה) והאחרונה לפרק זמן של אחד חלקי 65,536 של פרק הזמן הזה: 0.345 ננו שניה (1 ננו שווה ל 1 חלקי מיליארד של שניה). רצף ההמרות משחזר בחזרה את הגל החשמלי המקורי שהוקלט באולפן:





ציר הזמן 22.6 uSec
הפרש בין המרות


מוצא החוצף, מקבל סינון ע"י קבל (ועוד…) והוא גורם לאות להתעגל לצורתו המקורית. מוצא המסנן, עובר הגברה ודרגה סופית לדחוף את האות האנלוגי אל יחידת המגבר. המוצאים הספרתיים (דיגיטאליים) נלקחים לפני הממיר ועוברים המרה ל- COAX שהוא דרגת דחיפה ל- 75 אוהם, ויוצרת גל מרובע שמחצג את האחדים והאפסים, יחד עם גל נושא של תדר (קצב) שעון הדגימה. או לאות אופטי ע"י דיודה שאורך הגל שלה (צבעה) אדום. אור זה מהבהב למעשה. בכל פעם שהסיבית = 1 היא דולקת ובכל פעם שהסיבית = 0 היא כבית.


[תודתנו נתונה למר מיכאל לנג - מחבר המאמר]