《微型计算机故障诊断与维修实用技术 3 软驱 硬驱 光驱 打印机 扫描仪 UPS等部分 修订版》王忠信，王爱平，沈明达编著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《微型计算机故障诊断与维修实用技术 3 软驱 硬驱 光驱 打印机 扫描仪 UPS等部分 修订版》

【作　者】王忠信，王爱平，沈明达编著

【页 数】 282

【出版社】 北京：人民邮电出版社 , 1998.12

【ISBN号】7-115-07259-0

【价 格】28

【分 类】微型计算机-故障诊断 故障诊断-微型计算机 微型计算机(学科: 维修)

【参考文献】 王忠信，王爱平，沈明达编著. 微型计算机故障诊断与维修实用技术 3 软驱 硬驱 光驱 打印机 扫描仪 UPS等部分 修订版. 北京：人民邮电出版社, 1998.12.

《微型计算机故障诊断与维修实用技术 3 软驱 硬驱 光驱 打印机 扫描仪 UPS等部分 修订版》内容提要：

《微型计算机故障诊断与维修实用技术 3 软驱 硬驱 光驱 打印机 扫描仪 UPS等部分 修订版》内容试读

第一章

软兹盘机故障的

诊断与维修

第一节概述

自1956年美国IBM公司宣布世界上第一台磁盘机IBM一350问世，特别是60年代以

来，由于研制成功了借助盘片自旋产生的气流浮动磁头的动压型的浮动结构以后，磁盘技术才得到了迅速发展。

磁盘技术发展到今天，已有三十多年的历史，这三十多年可以说是一部高密度、大容量、小型化、快速度、高可靠和低成本的发展史，其中以高密度为主导，成为磁盘技术的发展方向。磁盘存储器是当前计算机系统不可缺少的外部存储设备，巨大的磁盘空间是计算机主存容量的有效扩充。正是由于磁盘的作用才使得计算机能广泛应用于各种环境，并使得计算机自身的管理非常有效。例如，多道程序管理系统、分时系统和虚拟存储管理等等。与主存相比，磁盘有三个显著的特点：一是可以利用自身的剩磁状态比较长久地保存信息：二是存储空间巨大；三是价格比很小。所以在一般计算机系统中，用户文件、库文件、系统信息包括操作系统本身都保存在磁盘上。正是由于人们把一些重要的数据、信息都存在磁盘中，所以保证磁盘的正常运转和及时排除遇到的各种故障就显得十分重要。

目前在我国微型计算机系统中，广泛使用的磁盘机主要产品有5.25in(英寸)和3.5in等多种规格。随着微电子技术的发展，尺寸更小、结构更为紧凑、工艺更加精良、性能价格比更高的新型磁盘机也会不断涌现，这必将进一步加强磁盘机在微机系统中的地位。虽然其他外存储设备（如光盘、半导体盘及磁泡等）的新产品也在不断问世，但在一定时期内，这些产品不会轻易取代磁盘机的主要地位，磁盘仍将是计算机的主要外存储设备。

一、磁盘机磁记录编码技术

磁盘机是一个精密的机电结合体，它的主要功能是将主机送来的电脉冲信号转换成磁记录信号，保留在盘片上（盘片上涂有磁介质），或者从盘片上将被保留的磁记录信号再转换成电脉冲信号并送往主机。完成这一功能的关键部件就是磁头。磁头的基本结构是在一个环形导磁体上绕上线圈，导磁体面向磁盘方向开一个漏磁缝隙。当磁头线圈中通以交变信号电流时，导磁体内的磁通量也跟着产生变化，这个交变的磁场从磁头缝隙中泄漏出去，使做匀速运动的磁盘表面上的磁介质感应磁化。磁化后在磁盘上的“磁化点”（磁元）就代表了所要记录的数据，这是做记录时的工作原理。当读出时，磁盘匀速转动，“磁化点”顺序地经过磁头，在磁头线圈中感应出相应的电动势，将这一电动势经一定的处理，使它恢复原来写入的状态，这时就完成了读功能。

磁盘上数据的存储密度（记录密度）是反映磁盘存储器性能的主要指标之一。为了提高存储密度，一方面从硬件上改进，如提高磁层性能和机械运动的速度等，另一方面就是要从数字磁记录的编码技术上改进。

。1

早期的磁表面存储器在记录二进制数据序列时，并不对它进行编码.而是直接按照数据序

列变化的规律来记录。它属于非编码的磁记录方式，主要有以下三种制式：三电平归零制(RZ

制)、归零制和不归零制。

为了适应计算机技术的发展，对存储技术要求越来越高，主要有：高位密度、高存储速度、高可靠性及好的性能价格比，中心是提高记录密度，降低误码率。这就出现了几种不同磁记录

编码的码制。主要有：FM(调频制或双频制)、MFM(改进型的调频制)、MFM(改进的改进调

频制)GCR制（成组编制）和2.7RLL制等。

FM制是以不归零制编码为基础，加上同步信息，叠加后的信息以不归零制写入·由于加

入同步脉冲，只有50%的编码效率。

MFM制，也属不归零制，是对FM的改进。

MFM制是对MFM的改进，可以进一步提高记录密度。

GCR制也属不归零制，多用于高密度的O.5in磁带机和新型高密度磁盘机中。下面简单介绍几种编码磁记录方式的原理。

首先介绍一下归零制。在归零制中，若记录数据为“1”，产生一个假定为正向的磁化电流。磁介质向正向磁化，随后便立即恢复非磁化状态，切断磁化电流。若记录数据为“0”时，则磁头中的磁化电流反向，磁介质也反向磁化，随后立即恢复非磁化状态。即在记录信息“1”和“0”之间，磁头中无电流流过。也就是无数据脉冲电流时，磁头中电流归零。归零制的特点是在读出数据时，每一个数据脉冲读出电流要翻转二次，因而记录密度低。但它的功耗小，在实际应用中仍较多。

不归零制与归零制相反，它在记录信息时，磁头中总有电流流过。只要记录数据序列中的当前位为1，写电流的方向就翻转一次，若记录数据为“0”时，写电流就不翻转，这就是见“1”就翻的不归零制编码（还有一种是见“1”时写电流正向翻转，见“0”时磁电流反向翻转），写电流的方向是“逢1翻转”，因此，写电流的脉冲的上跳沿和下跳沿都为1。在读出时，读出信号波形的极性无论正负都为1，因为只要写电路工作，磁头中总有写电流（正或负方向），因此，这种记录方式在磁盘上留下的磁化单元是连续的。不归零制的特点是由于磁头中总有电流，所以它的功耗大，频带要求宽。优点是磁化翻转次数少，所以编码效率高，记录密度也高。这种不归零制是后来发展起来的多种编码制记录的基础。

FM制是在不归零制基础上发展起来的，它是串行二进制数据记录。它把时钟和数据以相

等的间隔组成个脉冲序列（包括有用的数据位和作为同步的时钟位），再送给写电路，由写电路形成写电流送入磁头。它是由一个时钟位和一个数据位组成一个单元，每一个位单元都以一个时钟位开关，在两个相邻的时钟位中间出现的是数据位。也就是说一个位单元包括一个时钟位（时钟位始终为1）和一个数据位（数据位则可以是0，也可以是1）。当数据位是0时，不出现脉冲，当数据位是1时，出现脉冲。

例如时钟频率为5MHz,则每一位单元的周期为200s。当数据位为1时，编码后脉冲的周期为100s,则频率为10MHz;数据位为0时，脉冲的频率仍为5MHz。可以看出，在FM制中，记录数据“1”和“0”时所形成的串行脉冲的重复频率不一样。记录“1”是记录“0”脉冲频率的两

倍，所以又称FM制为倍频制。又由于这种码制是用改变脉冲频率的方法来区别数据1和数据

0,所以又称FM制为调频制。另外，FM制中有两种频率，所以又可称为双频制。在通过写电路

形成写电流之后，不管是时钟还是数据，每一位脉冲的下降沿都产生磁化翻转。在译码时时钟位即产生出同步脉冲信号。在每一个位单元中，因为必定有一位非数据的时钟位，所以它降低

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了记录密度和编码效率。FM制是早期磁盘机最常用的编码方式。

MFM制针对FM制的缺点进行了改进，它不是在每位数据前都加上同步脉冲，而只是在

连续的两个以上“0”数据中间才插上同步时钟位，即每个单元未必有时钟位。这样记录密度可

大大提高，但硬件设备如编码、译码电路就较复杂了，还需增加预补偿线路等。但和FM制相

比，MFM制传送同一字节的数据，磁记录时的磁化翻转次数可大为减少，MFM制可把记录密

度增加一倍（双密度），编码效率为100%，并且保留了FM制同步能力强的优点。目前，MFM

制是磁盘机最常用的编码方式。

MFM制是对MFM制的改进，它规定在位单元中心写一个脉冲为逻辑“1”，在位单元中

心无脉冲为逻辑“0”，在位单元前一位既无数据又无时钟，并且本位数据也不是“1”时，在其前面写一个时钟脉冲。

GCR制是将4位信息变换为5位进行记录，变换的原则是禁止用连续3位以上为“0”的

代码组合。5位可组成32种状态，除去了3位以上为“0”的组合，尚有17种，用其16种使之与

4位数据信息构成的16种状态一一对应。它的记录密度为FM制的1.6倍，但需更多的线路

来编码和译码及提供必要的对照表。

2.7RLL制规定记录序列中两个“1”之间至少有两个“0”，最多有7个“0”。在同样的磁通

翻转密度情况下，2.7RLL制容量比MFM制提高了50%，但编码和译码线路比MFM制复

杂。

以上介绍的几种编码方式中，MFM制是目前磁盘机最常用的一种方式，所以下面主要对

MFM制进行讨论。

二、磁盘机的功能系统

磁盘机按其内部各部件的逻辑功能关系，可以分为四大功能系统：读写系统、定位系统、主轴驱动系统和整机控制系统。

读写系统在磁盘中占有重要地位，它是磁盘数据输入输出的必经通路。它由三个环节构成：磁头、盘片和读写通道。读写系统的性能直接关系到磁盘机的两项最重要的指标一记录密度和数据读写的可靠性，读写系统的基本功能就是将计算机送来的二进制数字序列经编码、写电路，最后转换成磁层的磁化翻转记录序列记录在盘片上；并且可以将盘片上记录的磁元经读电路，译码，还原成数据序列。实际上就是实现数-磁，磁-数的转换。在有些小磁盘机中，还依靠它来读取定位及稳速控制的基准信号。所以读写系统的性能是评价整机性能的重要依据。定位系统主要由磁头驱动电机、执行机构、控制电路和检测器件等几部分构成。它的基本功能就是将磁头迅速、准确地定位于指定的磁道中心位置上。评价其性能的主要指标是定位精度和寻道速度。定位系统是由电路和机械部件混合组成的控制系统，所以在制造和调整上都有较大的难度。

主轴驱动系统由三部分组成：主轴驱动电机、主轴部件及稳速系统。它是磁盘机中驱动盘片旋转的装置，其基本功能是以额定的转速驱动盘片稳定地旋转，使磁头相对于磁道有一个稳定的切向速度，以保证磁头正确地读写数据。如果盘片旋转稳定性较差，会导致读、写出错，严重时会造成盘片和磁头的损坏。目前，小磁盘机大多采用了锁相控制技术以保证盘片转速精度。

整机控制系统是协调磁盘机各部件正常地工作的控制系统。软盘机一般采用组合逻辑，以实现控制功能。硬（温）盘机大多采用单片机来实现整机的控制功能。利用单片机来实现整机

·3·

控制，不但使控制功能得到增强，而且电路元件可以大大减少。

从物理结构上讲，磁盘机是机械与电子线路（电、磁、光）混合的高新技术产品。它主要包括盘片、盘片驱动机构、磁头定位系统、磁头与读写电路、空气净化系统（温盘）以及其他一些检测电路等。

三、磁盘机的主要技术指标

磁盘机的主要技术指标有五项：记录密度、存储容量、寻址时间、数据传输率和误码率等。记录密度是反映磁盘存储器容量的主要技术指标，一般用磁道密度和位密度两个数值来表示。磁道密度是盘面的径向密度，此值越大，表示同样大小的磁盘其磁道数越多（用每英寸的

磁道数表示，记作TPI)。位密度是磁道上存储信息的密度（单位长度内的数据位，以每英寸的

二进制位数表示，记作BPI)。

存储容量主要由盘面数、盘面的磁道数、每磁道的扇区数以及每扇区的二进制字节数决定。

寻址时间包括查找时间和等待时间，浮动磁头查找时间是指找到所要找的磁道的时间，等待时间是指磁头已经定位到指定磁道后，找到指定磁盘地址所需的时间（磁盘是以磁盘机号、磁头号、柱面号、块号及块内地址编址的)。

数据传输率是指磁头找到地址后，每秒读出或写入的字节数，它是用一个磁道上记录的字节数除以每转一周所需的时间来计算的。

误码率是指磁盘机与主机之间连续传输的数据中出现错误值的比率。一般又分为硬错和软错二项指标，所谓硬错是指不会随环境和条件变化而自然消失的误码，例如盘片存在的缺陷等。所谓软错是指随环境条件或“重试”后会自然消失的误码情况，例如定位出现微小偏差，尘埃落入头盘间，电磁干扰等引起的误码。

磁盘是以块为存取单位的。读取磁盘一块数据所需的时间由三部分组成：查找时间、平均等待时间和一个数据块的读取时间。

磁盘机按盘片制造的材料（基片的刚度）不同，可分为软盘机和硬盘机。下面分别介绍它们的基本结构、简单工作原理及故障诊断与维修技术。

第二节软盘机的结构

下面以本书附录A.TM100一2A软盘驱动器电路图为参考，对软盘机做简单介绍。

一、简介

第一台每片只用一面的8in软盘是IBM公司在70年代初期推出的，20多年来软盘机制造技术发展很快，到目前8in软盘机已趋于淘汰。

5.25in软盘机自1976年风光了十年以后，到1994年其销量为世界软盘驱动器的15%左

右。

3.5in软盘机自1981年推出后，已逐步取代前两种产品。此外，2in的软盘机也已进入市场。

软盘机正朝着盘径小(2in或更小)、薄型化（目前最薄的只有0.5in高）、大容量(5MB以

上，更大容量如10MB、100MB以上的机种正在开发中)的方向迅速发展.预计到2000年，软盘

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机的面记密度可达到300MB/in。3.5in软盘机的容量可达300MB,数据传输率为1.5MB/s,平均寻道时间可缩短到40ms,盘片转速将提高到l500r/min,还可使用高速串行智能接口等。软盘机种类很多，型号各异，如按记录面分，可分为单面机和双面机；按软盘尺寸分，可分为8in、5.25in和3.5in等；如按外形尺寸分，可分为标准高、半高和1/3高软盘机等。微型计算机的软盘子系统由硬件和软件两部分组成。其中，硬件包括软磁盘机与软盘控制器（适配器）一接口电路；软件是软盘机的控制与驱动程序一接口软件。所以微机软磁盘子系统可定义为：

微机软磁盘子系统=软盘机十软盘控制器十软盘机接口软件软磁盘存储器=软磁盘控制器+软磁盘驱动器十软盘片

软磁盘机=软盘驱动器(FDD-FLOPPY DISK DRIVE)+软盘片(FLOPPY DISK-

ETTE)

软盘驱动器是对软盘进行寻道、写入和读出信息的机电装置，软盘机通过接口电路和计算

机系统总线相连接，可以称这种接口电路为软磁盘控制器(FDC-FLOPPY DISK CON-

TROLLER)。接口软件是直接控制、驱动硬设备工作的程序，它一般固化在PROM和E

PROM中。

软盘子系统在微机系统中起着极其重要的作用。微机加电后，它首先通过ROM中的引导

程序，将软盘（或硬盘）上的操作系统读入内存后，才能把整个计算机和外部设备置于操作系统

的管理之下运行。这就是把有些操作系统叫做磁盘操作系统DOS(DISK OPERATING SYS.

TEM)的主要原因。

软盘机所使用的盘片，是在聚酯薄膜软片上涂上磁性层制成的。因为盘片具有柔软性，所以称它为软盘机（软磁盘片俗称为软盘）。

软盘机盘片可以更换（信息变换性）和保存（脱机存储容量为无限大）。由于磁头与盘片是接触式工作的，这就提高了读写信号的分辩率，降低了磁盘机对外界环境条件的要求。但软盘机也存在单个盘片存储容量比较小，数据存取速度比较慢等缺点。

目前国内5.25in(英寸)及3.5in软盘机仍占大多数，286、386、486及586等微机选用5,25in软盘驱动器TEAC FD-55GFR、Panasonic TU-475-4AK0、Canon5501及HPJU

-475-4EAF等，3.5in软盘驱动器主要有TEAC FD-235FH及Panasonic Ju-257-203P等。不过5.25in的软驱已逐步退出市场，3.5in软驱已成为市场的主流。下面把5.25in及

3.5in软驱分别加以介绍。

软盘驱动器包含了使软磁盘运动所需的机械机构和存取数据所需的电子线路。它主要由磁头、磁头驱动和加载机构、盘片驱动机构、各种检测机构及控制电路板等部分组成。它的作用是完成控制磁盘的机械运动，磁头寻道，磁头加载，开启马达，数据的读写和各种必要的辅助操作。下面分别对各部分作进一步的介绍。

软盘机框图如图1-1所示。

1.软盘片

软盘片是软盘的存储介质，由盘片和盘保护套两部分组成。盘片的基体用聚酯薄膜制成，

在其表面涂有磁性氧化物。在有效的环形记录面内，可以记录40~80条磁道，存储180KB~

1.44MB的信息。目前软盘片种类很多，从功能分，可分为工作盘片、校准盘片和清洗盘片。

工作盘片是微机工作人员使用的，按记录面分为单面和双面盘片；按记录密度分为普通密度、倍密度和高密度盘片；按区段分为软分段（区）和硬分段（区）盘片。5.25i盘片直径为

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130mm,除去内、外圈不能记录信息的部分，实际可供使用的记录区域仅为宽30mm左右的一圈圆环。

整动器

磁头

准备好

索引孔

选择电路

如载电路

电路

检测电路

机

蓝头加载

电磁铁

步进电机

1面头

盘片

识别器

路动电路

磁头

小车

0面头

写保护

测速器

读写电路

控测

无刷

00蓝道

◇

直流电机

00滥道

电机驱动

写保护

检测电路

电路

电路

图11软盘机框图

校准盘片是用于测量和校准软盘机的一种软盘片。清洗盘片是用于清洗磁头的。

盘片的保护套有保护盘片表面不受损伤，保持盘片清洁及防止静电干扰等作用。5.25i软盘片外形如图1-2所示。

从图上可以看出，保护套上有三个孔。一个是长方形的，供磁头寻道和读写用，中心位置的大孔

消应力缺口

是装卡孔，为盘片定位用。上面的小圆孔为索引

读写前口

孔，当盘片旋转时，允许光通过此孔产生索引信号

索引孔

盘片装卡孔

来检测磁道的起始位置。写保护缺口是盘片只准读不准写时，可以用封住该缺口(8in软盘片与此

外保护套

写保护口

相反)来保护数据不被破坏。保护套上的两个标签，一个是厂家永久性标签，说明盘片的型号、规

用户标签

厂家永久标签

格等；另一个是用户用的标签。

3.5in软盘片外形如图1-3所示。从图上可以

图1-25.25in软盘片外形图

看出，它与5.25in软盘片有些不同，除存储密度

比5.25i高之外，在外形上也有很大改进。一是尺寸减小，二是保护外套加厚和牢固，所以整个厚度比5.25i的厚了许多，三是写保护改为开关式的，使用更加方便，当开关合上时为读，当开关打开时（孔开口）为写保护，正好与5.25i的相反，四是软盘片在保护外套的里边，读写窗口当插入软盘中才打开，不象5.25in的平时也露在外边。

另外，在软磁盘的永久性标签和装软盘片的纸盒上常见到表示软磁盘的密度、可使用盘面6

···试读结束···