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Compact disk: princípios de funcionamentoÍndice do grupo | Página anterior | Próxima página | Introdução | Trilha ótica | Leitura do bit | Cabeçote leitor | Ajuste de foco | Mantendo a linha | Controle de potência do diodo laser | Estrutura básica de um CD | CD gravável (CD-R) | CD regravável (CD-RW) | |
Introdução
| Topo pág | Fim pág |A tecnologia da gravação e leitura de sons, dados e imagens por meios óticos, presente nos CDs e mais recentemente nos DVDs, já foi definitivamente incorporada aos tempos atuais. No áudio, os CDs substituíram completamente os discos de vinil. Nos computadores, é difícil encontrar um que não tenha uma unidade. Os DVDs se expandem rapidamente e deverão se tornar os sucessores dos videocassetes.
Nesta página são vistos alguns princípios básicos de operação dos CDs, em especial daqueles usados nos computadores.
Trilha ótica
| Topo pág | Fim pág |Ao contrário do que ocorre nos discos rígidos de computadores, onde as trilhas de dados são concêntricas, nos CDs elas são dispostas em espiral, ou seja, são contínuas. A Figura 01 é apenas uma representação aproximada, considerando-as como retas.
Para armazenar seqüências de bits, as trilhas são formadas por cavidades (indicadas em cor escura na figura), que muitos chamam pelo nome original do inglês (pits).
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| Figura 01 |
Nessa condição, as cavidades e áreas lisas não indicam diretamente os bits dos dados gravados. Há uma técnica de codificação (aqui não comentada) para fazer a correspondência da estrutura de bits dos dados com esse sistema de gravação.
Observar as dimensões microscópicas dos pits e espaço entre trilhas. Como estão na faixa do comprimento de onda da luz visível, a difração produz aquele interessante efeito visual quando se olha para a face gravada de um CD.
Leitura do bit
| Topo pág | Fim pág |A profundidade do pit é fixada em 1/4 do comprimento de onda da radiação incidente.
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| Figura 01 |
Na reflexão (A' e B') os raios B' percorrem um caminho também 1/4 de onda maior.
Somando as defasagens (1/4 + 1/4), os raios B' estarão 1/2 de comprimento de onda atrasados em relação a A' e, portanto, a soma é nula e isso é detectado por um dispositivo fotoelétrico.
Cabeçote leitor
| Topo pág | Fim pág |Para ler dados gravados em dimensões próximas do comprimento de onda da luz, o dispositivo não pode ser apenas um simples leitor. São necessários meios para compensar variações dimensionais nos discos e mecanismos acionadores, sem os quais o sistema definitivamente não funcionaria.
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| Figura 01 |
A radiação emitida pelo diodo laser passa por uma grelha difrativa que a divide em um feixe central mais dois laterais. Após o polarizador os feixes estarão polarizados em um único plano, por exemplo paralelo à tela. A lente colimadora torna os feixes paralelos, que são depois polarizados circularmente e focalizados no disco pelas lente objetivas.
Na reflexão, desde que estão na direção oposta, o polarizador circular polariza os raios em direção perpendicular aos raios emitidos. Nessa forma, são refletidos pelo polarizador e dirigidos ao dispositivo leitor (detector fotoelétrico).
Ajuste de foco
| Topo pág | Fim pág |A lente cilíndrica da Figura 01 do tópico anterior exerce um especial papel no sistema de focalização automática:
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| Figura 01 |
Se o disco se aproxima (pos 1), a imagem é elíptica. Se ele se afasta (pos 2), a imagem também é elíptica, mas girada de 90º em relação à anterior.
Sendo o detector fotoelétrico formado por quatro elementos independentes, o circuito corrige a distância do cabeçote leitor se a intensidade da radiação em cada quadrante não for a mesma.
Mantendo a linha
| Topo pág | Fim pág |Além do ajuste automático de foco, o sistema deve dispor de meios para que o leitor acompanhe a trilha do disco. Os dois feixes laterais citados no tópico Cabeçote leitor são usados para esse fim.
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| Figura 01 |
Os círculos mais próximos da direita representam um desvio. Portanto, basta prover o detector fotoelétrico de mais dois elementos laterais auxiliares conforme Figura 02.
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| Figura 02 |
E o circuito corrige a posição do cabeçote para restabelecer o equilíbrio.
Controle de potência do diodo laser
| Topo pág | Fim pág |Desde que nem todos os CDs têm o mesmo índice de reflexão e os diodos laser têm sua eficiência reduzida com o tempo, os aparelhos de CD dispõem de um circuito para ajustar a potência do laser, para evitar erros de leitura.
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| Figura 01 |
Há um diodo monitor que recebe o feixe refletido e um CI específico controla a corrente no diodo laser através do transistor e resistor R.
O trimpot na unidade leitora permite o ajuste da corrente nominal (em muitas casos, 50 mA com um CD de teste com um sinal de 1 kHz).
Com um voltímetro em R, basta ajustar o trimpot para que a tensão seja correspondente a uma corrente de 50 mA (ou outra, se for o caso). Fácil de calcular pela lei de Ohm.
Estrutura básica de um CD
| Topo pág | Fim pág |Um CD comum tem diâmetro de 120 mm e espessura 1,2 mm. Conforme já dito, as trilhas são em formato de espiral e não concêntricas.
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| Figura 01 |
Na produção industrial, uma matriz com a gravação das trilhas molda um disco de policarbonato, deixando as impressões no mesmo. Ver Figura 01 ao lado.
Uma película de alumínio é depositada sobre as impressões para formar a camada refletiva, que possibilita a leitura. Sobre o alumínio são aplicadas uma camada de resina acrílica e a etiqueta do fabricante.
CD gravável (CD-R)
| Topo pág | Fim pág |Em relação às fitas magnéticas, os CDs apresentam a vantagem da elevada capacidade de armazenagem (até cerca de 74 minutos de músicas ou 650 MB de dados).
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| Figura 01 |
A Figura 01 dá uma idéia do CD-R. A camada de material fotossensível é normalmente translúcida, formando um conjunto refletor. Na gravação, um laser de potência maior queima essa camada, deixando-a opaca onde aplicado.
Assim, é formado um padrão semelhante ao CD industrial do item anterior. E o CD-R pode ser lido pela maioria das unidades de CD, mesmo algumas mais antigas.
Lembrar que, na leitura, a potência do laser é menor e não afeta o material fotossensível.
CD regravável (CD-RW)
| Topo pág | Fim pág |O CD-R ainda apresenta uma desvantagem em relação às fitas magnéticas: uma vez gravado, o seu conteúdo não pode ser apagado ou modificado. O CD-RW foi a solução desenvolvida para contornar o problema.
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| Figura 01 |
Na gravação, é usado o laser de potência mais alta, de forma a fundir o material, deixando-o amorfo e, assim, não refletor de forma semelhante ao CD-R.
Para apagar os dados, a potência do laser é levada a um nível intermediário e o material se torna cristalino e novamente refletivo.
Na leitura, a potência do laser é mínima, não afetando os dados armazenados.
Por ser menos refletivo que o CD prensado de fábrica e o CD-R, o CD-RW exige um detector de maior sensibilidade e, por isso, não pode ser lido por muitos equipamentos mais antigos. Além disso, há necessidade de um formato especial de software para garantir maior proteção contra erros. Em geral, não é usado para gravar música. Usa-se mais para manter cópias de segurança (backup) de dados em computadores.
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