DE2934737C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Servo-Steuervorrichtung zum Steuern
der Drehung eines Drehgliedes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Servo-Steuervorrichtung ist aus der GB-PS
14 26 820 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird
mittels eines Zählers ein Zeitintervall zwischen dem von der
Winkelstellung abhängigen Signal und dem Bezugssignal detektiert
und von der Steuereinrichtung das Antriebssystem entsprechend
dem detektierten Zeitintervall gesteuert. Mittels
einer Modulationseinrichtung mit einem zweiten Zähler, der den
Zählwert aus dem einen Zähler empfängt, wird ein gepulstes moduliertes
Trägersignal erzeugt, dessen Impulslagen in Abhängigkeit
von dem Zählwert variieren. Überdies ist eine Einrichtung
zum Steuern der Arbeitsphase des Systems in Abhängigkeit von
dem modulierten Trägersignal vorgesehen.
Es sind analoge Servo-Steuerschaltungen zum
Steuern bzw. Regeln der Drehzahl und/oder der Phase eines
Motors vorgeschlagen, welche
die Erzeugung eines Rampensignals
beim Auftreffen eines vorgegebenen Ereignisses wie das Vorbeitreten
eines Magnetpolstücks, das an dem Drehglied angebracht
ist, dessen Drehzahl und/oder Phase gesteuert bzw.
geregelt werden soll, vor einer stationären Fühler- oder
Aufnehmerspule, um ein Fühlersignal zu erzeugen, triggern. Ein Bezugssignal,
das nach dem Fühlersignal auftritt, wird zum Abtasten
und Speichern des Wertes des Rampensignals verwendet,
der bei dem Auftreten des Bezugssignals vorhanden ist. Da
sich das Rampensignal mit bekannter Geschwindigkeit ändert,
ist die Amplitude des Rampensignals zu irgendeiner gegebenen
Zeit proportional der Zeit nach dessen Auslösung. Der abgetastete
und gespeicherte Analogwert, der proportional der
Zeit zwischen dem Fühlersignal und dem Bezugssignal ist,
wird als Ansteuersignal bzw. Antriebssignal für einen Motor
verwendet.
Solche analoge Vorrichtungen hängen von der Widerstands/
Kapazitäts-Zeitkonstante von Schaltungskomponenten ab, die
zur Erzeugung des Rampensignals verwendet werden, und verwenden
üblicherweise kapazitative Speicherelemente, um die Abtast-
und Speicherfunktion zu erreichen. Aufgrund der Widerstands-
und Kapazitätstoleranzen diskreter Widerstände und
Kondensatoren ist eine Handeinstellung während der Herstellung
und des Unterhalts solcher Vorrichtungen erforderlich,
wodurch sich die Herstell- und Unterhaltskosten erhöhen.
Darüber hinaus ändern sich die Servo-Charakteristiken
von analogen Schaltungen, die Kondensatoren und Widerstände
verwenden, leicht aufgrund des Temperaturkoeffizienten und
der Alterung der Bauelemente. Weiter kann eine analoge Technik
verwendendes System praktisch nicht als integrierte
Schaltung ausgebildet werden. Selbst wenn eine maximale
Integration erreicht wird, ist es noch notwendig, diskrete
Widerstände und Kondensatoren extern bzw. außen anzuschließen,
da insbesondere Kondensatoren mit der Herstellung integrierter
Schaltungen nicht verträglich sind und da der erreichbare
Bereich von Widerstandswerten nicht zulässig ist.
Folglich werden die Herstellkosten erhöht und können die erwähnten
Temperatur- und Alterungsänderungen nicht überwunden
werden. Darüber hinaus macht die Notwendigkeit des Zusammenfügens
beim Zusammenbau und beim Einstellen solcher diskreter
externer angeschlossenen Teile den Entwurf integrierter
Schaltungen mit solchen externen Bauelemente bedeutungslos.
Darüber hinaus wird, wenn eine solche integrierte Schaltung
mit diskreten Komponenten hergestellt werden soll, die Anzahl
der Stifte zum Anschluß an und von dem Chip der integrierten
Schaltung erhöht, wobei diese Erhöhung zusammen mit der Größe
der diskreten Komponenten selbst in Widerspruch zu der gewünschten
hohen Packungsdichte der Schaltung steht.
Bei digitalen Servosystemen zum Steuern der Drehung eines
Drehgliedes, beispielsweise eines Elektromotors, kann
aufgrund von Langzeitänderungen bei Elektromotoren, bei elektronischen
Teilen und deren Temperaturkennlinien
ein Restfehler in einem digitalen Servosystem auftreten,
insbesondere im die Phasensteuerung betreffenden Teil. Obwohl
theoretisch dieser Fehler dadurch aufs Äußerste verringert
werden kann, daß der Servo-Schleifenverstärkungsfaktor
zu unendlich gemacht wird, ist eine solche Lösung
nicht praktisch anwendbar.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine digitale Servo-
Steuervorrichtung anzugeben, die insbesondere für die Herstellung
als integrierte Schaltung geeignet ist und bei der
insbesondere Restphasenfehler in automatischer Weise kompensierbar
sind.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der Eingangs genannten Art mit
den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist eine Servo-Steuervorrichtung
zum Steuern der Drehung eines Drehgliedes geschaffen,
die eine Einrichtung zum Antreiben des Drehgliedes,
eine Einrichtung zum Erzeugen eines Winkellagessignals abhängig
von der Winkellage bzw. -stellung des Drehgliedes,
eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bezugssignals abhängig
von einer Soll-Winkelstellung des Drehgliedes, eine Einrichtung
zum Sammeln (Addierzählen) einer Digitalzahl abhängig
von einer Zeit zwischen dem Winkellagesignal und dem
Bezugssignal, eine Einrichtung zum Steuern der Antriebseinrichtung
abhängig von der Digitalzahl, wodurch eine
Phasensteuerung des Drehgliedes erreichbar ist, und eine
Einrichtung aufweist zum Ändern einer Zeitsteuerung bzw.
eines Zeitpunktes von entweder dem Winkellagesignal oder
dem Bezugssignal abhängig von der Digitalzahl, wodurch die
Digitalzahl in Richtung auf einen vorgegebenen Wert änderbar
ist.
Die Erfindung gibt also eine digitale Servo-Steuervorrichtung
zum Steuern eines Antriebsmotors an, die
Drehzahl- und Phasenfehlerzahlen sammelt bzw. addiert
und ein impulsbreitenmoduliertes Signal abhängig davon
erzeugt. Phasenfehler werden durch Zählen von Impulsen
eines Taktsignals zwischen dem Eintreffen eines Lagesignals
abhängig von der Drehstellung des Antriebsmotors
und dem Eintreffen eines Bezugssignals gemessen. Eine automatische
Restfehlerkompensationsschaltung steuert eine Verzögerung
für das Lagesignal abhängig von dem Restphasenfehler,
um diesen aufs Äußerste zu verringern.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den
Ansprüchen 2 bis 8 hervor.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Servo-
Steuerschaltung,
Fig. 2A-2G Signalverläufe, auf die bei der Erläuterung des
Betriebes der herkömmlichen Schaltung gemäß Fig. 1
bezuggenommen wird,
Fig. 3A-3G Signalverläufe, auf die bei der Erläuterung des
Grundprinzips des Betriebs einer digitalen Servo-
Steuerschaltung zur Drehzahlsteuerung bezuggenommen
wird,
Fig. 4A-4B Signalverläufe, auf die bei der Erläuterung des
Betriebs einer digitalen Servo-Steuerschaltung zur
Phasensteuerung bezuggenommen wird,
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer digitalen Servo-Steuervorrichtung
einschließlich einer Drehzahlfehlererfassungsschaltung
zur Verwendung mit einer automatischen
Restfehlerkompensationsschaltung,
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Phasenfehlererfassungsschaltung,
die bei der digitalen Servo-Steuervorrichtung
gemäß Fig. 5 verwendbar ist, die eine
automatische Restfehlerkompensationsschaltung gemäß
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält,
Fig. 7A-7M Signalverläufe, auf die bei der Erläuterung des
Betriebes der Vorrichtung gemäß Fig. 5 und 6 bezuggenommen
wird,
Fig. 8A-8J vergrößert Teile der Fig. 7J bis 7M, wie sie
innerhalb der Klammer g in Fig. 7M dargestellt wird,
sowie zusätzliche wesentliche Signale, auf die bei
der Erläuterung des Betriebs der Vorrichtung gemäß
den Fig. 5 und 6 bezuggenommen wird,
Fig. 9 schematisch einen Teil eines Video-Bandgerätes mit
sich drehenden Köpfen und mit einer Einrichtung zum
Erzeugen von Bezugssignalen derart, daß sie für
die Vorrichtung gemäß den Fig. 5 und 6 verwendbar
ist,
Fig. 10 in Aufsicht einen Längenabschnitt eines Magnetbandes,
auf dem verschiedene Spuren dargestellt sind, in
denen Video-, Ton- und Steuersignale mittels eines
Video-Bandgerätes aufgezeichnet sind,
Fig. 11 ausführlich ein Blockschaltbild einer automatischen
Restfehlerkompensationsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, die bei der Phasenerfassungsschaltung
gemäß Fig. 6 verwendbar ist,
Fig. 12A-12F Signalverläufe, auf die bei der Erläuterung der
Anlaufsequenz der automatischen Restfehlerkompensationsschaltung
gemäß Fig. 11 bezuggenommen wird,
Fig. 13A-13F Signalverläufe auf die bei der Erläuterung
des Normalbetriebs der automatischen Restfehlerkompensationsschaltung
gemäß Fig. 11 bezuggenommen
wird.
Fig. 1 zeigt zunächst eine Servo-Steuerschaltung herkömmlicher
Art, bei der das Ansteuersignal für einen Motor 12 gesteuert
wird, um eine Drehzahl- und/oder Phasensteuerung bzw. -regelung
der Motordrehung zu erreichen. Ein Drehstellungssignalgenerator
13 besitzt beispielsweise eine zur Drehung mit der
Welle des Motors 12 mechanisch gekuppelte Scheibe 13a, wobei
der Motor 12 beispielsweise die Köpfe eines Video-
Bandgerätes antreibt. Mindestens ein Magnetpolstück 13b
kann an der Scheibe 13a zur Drehung mit dieser vor einer
Aufnehmerspule 13c befestigt sein. Bei jeder Vorbeibewegung
eines Magnetpolstücks 13b vor der Aufnehmerspule 13c wird
ein Impuls PG (Fig. 2A) in der Aufnehmerspule 13c induziert,
wobei ein solcher Impuls PG über einen Eingang 10 der Servo-
Steuerschaltung einen Wellenformer 14 zugeführt wird. Es
können auch andere Arten von Drehstellungssignalgeneratoren
verwendet werden wie elektrooptische, elektrostatische
und elektromechanische Vorrichtungen oder dergl.
anstelle des erläuterten elektromagnetischen Generators 13.
Ein verzögernder monostabiler Multivibrator 16 empfängt das
Ausgangssignal des Wellenformers 14 und erzeugt einen Ausgangsimpuls
(Fig. 2B), der um eine vorgegebene Zeit später
endet. Ein verknüpfender monostabiler Multivibrator 18 wird
in den EIN-Zustand getriggert durch die negativ werdende Abfallflanke
des Ausgangssignals des monostabilen Multivibrators
16. Ein Impulsausgangssignal des verknüpfenden monostabilen
Multivibrators 18 wird dem Eingang eines Rampensignalgenerators
20 zugeführt. Wenn das Ausgangssignal des verknüpfenden
monostabilen Multivibrators 18 (MM) am Eingang des Rampensignalgenerators
20 vorhanden ist, erzeugt letzterer ein ansteigendes
Rampensignal (Fig. 2C), dessen Amplitude an jedem
Punkt proportional der Zeit bis zu diesem von dem Beginn
des Signales von dem verknüpfenden monostabilen Multivibrator
18 ist.
Ein Bezugssignalgenerator 26, der jede übliche Quelle eines
Bezugssignals wie beispielsweise ein Quarzoszillator, eine
Netzfrequenzquelle, eine Vertikalsynchronsignalquelle oder
ein Steuersignal sein kann, das auf einem Magnetband aufgezeichnet
ist, führt ein Impuls-Bezugssignal (Fig. 2D) dem
Eingang eines verzögernden monostabilen Multivibrators 28
(MM) zu. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist angenommen, daß das Ausgangssignal des Bezugssignalgenerators
26 ein Vertikalsynchronimpuls ist. Der
verzögernde monostabile Multivibrator 28 ist so getriggert,
daß er ein Impulsausgangssignal fester Dauer (Fig. 2E)
durch die negativ werdende Abfallflanke des Signals vom
Bezugssignalgenerator 26 erzeugt. Das um eine feste Verzögerungszeit
verzögerte Impulsausgangssignal des verzögernden
monostabilen Multivibrators 28 wird dem Eingang
eines Abtastimpulsgenerators 30 zugeführt, der daraufhin
einen kurzen Abtastimpuls (Fig. 2F) dem entsprechenden Eingang
einer Abtastschaltung 32 zuführt. Die Abtastschaltung
32 tastet bei Empfang des Abtastimpulses (Fig. 2F) die
Größe des Rampensignals (Fig. 2C) ab, das dann an deren
anderen Eingang auftritt, und führt die abgetastete Größe
einer Halte- oder Speicherschaltung 22 zu, die daraufhin
die abgetastete Größe des Rampensignals speichert, bis
ein neuer Wert bzw. eine neue Größe empfangen wird. Der
in der Speicherschaltung 22 gespeicherte Analogwert wird
einem Eingang eines Motor-Ansteuerverstärkers 24 zur Verstärkung
darin zugeführt, wobei das sich ergebende verstärkte
Ansteuersignal (Fig. 2G) dem Motor 12 zu dessen
Ansteuerung zugeführt wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt vor dem
Auftreten des Abtastimpulses (Fig. 2F) die dem Motor zugeführte
Spannung als Ergebnis eines in der Speicherschaltung
22 während des vorhergehenden Zyklus gespeicherten Signals
den Wert E₁. Bei Auftreten des Abtastimpulses wird eine neue
Spannung E₂ mit einer Amplitude, die um ΔE größer als
E₁ ist, dem Motor 12 zugeführt, um die Motordrehzahl zu erhöhen.
Andererseits kann die Spannung vom Verstärker 24
eine Bremse betätigen, durch die die Verzögerungskraft auf
dem Motor proportional der Amplitude in geeigneter Weise
verringert oder erhöht werden kann, wodurch die Motordrehzahl
und -phase in vorgegebener Beziehung zum Bezugssignal
vom Bezugssignalgenerator 26 gehalten wird.
Das Prinzip eines Ausführungsbeispiels einer digitalen Servo-Steuerschaltung
wird im
Folgenden in Bezug auf die Fig. 3A bis 3G näher erläutert.
Im allgemeinen ist es Zweck einer solchen digitalen Servo-
Steuerschaltung Steuersignale zu erzeugen, die die Zeit T
zwischen einem ersten Ereignis, wie der Erzeugung eines
Impulssignals PG (Fig. 3A), und dem Auftreten eines zweiten
Ereignisses, wie die positiv werdende Flanke eines Bezugssignals
(Fig. 3B), konstant halten. Das Impulssignal PG
gemäß Fig. 3A kann beispielsweise das Ausgangssignal des
Impulsgenerators 13 (Fig. 1) sein, und das die positiv
werdende Vorderflanke des Signals gemäß Fig. 3B erzeugende
Ereignis kann beispielsweise das Auftreten eines Impulses
von einem Quarzoszillator, ein von einem Magnetband wiedergegebenes
Steuersignal, ein Netzfrequenzimpuls oder ein
Vertikalsynchronsignal sein.
Um die Notwendigkeit eines Rampensignalgenerators und einer
Abtastspeicherschaltung zur Erzeugung eines Motor-Steuersignals
zu vermeiden, verwendet das beispielhafte digitale
Servo-System Impulsbreitenmodulation zur Erzeugung eines
Signals, das mehr oder weniger Energie enthält abhängig
von der Koinzidenz oder der fehlenden Koinzidenz der
positiv werdenden Flanke des Bezugssignals gemäß Fig. 3B
mit dem Verstreichen der Periode T, die vom Dreh-Impulssignal
PG gemessen wird. Die Signale gemäß Fig. 3A und
3B können zur Bestimmung der Vorder- und der Rückflanke
eines Impulssignals verwendet werden, wie das in Fig. 3C
dargestellt ist, das einen Steuerzyklus der digitalen
Servo-Steuerschaltung definiert. Während des Steuerzyklus
gemäß Fig. 3C wird eine große Anzahl von Taktimpulsen,
wie gemäß Fig. 3D, in einem Zähler gezählt. Die Fig. 3E, 3F
und 3G zeigen die Ausgangssignale einer ersten Stufe CT₁,
einer zweiten Stufe CT₂ bzw. einer n-ten Stufe CTn eines
Zählers. Auch wenn andere Beziehungen möglich sind, sei
hier angenommen, daß, wenn die Zeit vom Dreh-Impulssignal
PG (Fig. 3A) zur positiv werdenden Flanke des Bezugssignals
(Fig. 3B) genau gleich der Periode T ist,
die n-te Stufe CTn des Zählers einen vollen Zyklus vollendet,
der in Koinzidenz mit dem Impulssignal PG gemäß
Fig. 3A beginnt und bei (2) in Fig. 3G in Koinzidenz mit
der positiv werdenden Vorderflanke des Bezugssignals oder
Ereignisses gemäß Fig. 3B endet. Bei dem in Fig. 3G dargestellten
Beispiel ergibt dies ein Impulssignal mit
gleichen Niederpegel- und Hochpegelabschnitten, d. h.,
einem Tastverhältnis oder einer EIN-Zeit von 50%. Die
Durchschnittsenergie in einem solchen Signal liegt in
der Mitte zwischen dem äußersten hohen und dem äußersten
niedrigen Wert.
Wenn die Periode von dem Impuls PG zur positiv werdenden
Flanke des Bezugssignals kürzer ist, als die Zeit T und
zu einem Punkt (1) in Fig. 3G endet, enthält das sich
ergebende Impulssignal von der n-ten Stufe des Zählers
weniger Energie als zuvor angegeben. Andererseits wird,
wenn die Periode vom Impuls PG zur positiv werdenden
Flanke des Bezugssignals länger ist als die Zeitperiode
T und daher an einem Punkt (3) in Fig. 3G endet, ein
impulsbreitenmoduliertes Signal erzeugt, das eine größere
Durchschnittsenergie besitzt, als das Signal mit einem Tastverhältnis
von 50%. Die Änderung der Durchschnittsenergie
des impulsbreitenmodulierten Signals gegenüber dem mit einem
Tastverhältnis von 50% wird dann zum entweder Erhöhen oder
Verringern der zu steuernden Drehzahl verwendet, beispielsweise
der Drehzahl der sich drehenden Köpfe bei einem Video-
Bandgerät (VTR).
Die Beziehung zwischen dem Impulssignal PG (Fig. 4A) und der
positiv werdenden Vorderflanke eines Bezugssignals (Fig. 4B)
ist weitere als Phasenwinkel Φ definiert. Beim Steuern
der Drehzahl- oder der Phasenbeziehung stellt die digitale
Servo-Steuerschaltung periodisch ihr Ausgangssignal ein, um
den Phasenwinkel Φ auf deren vorgegebenen Wert zurückzubringen.
Die Erzeugung von Signalen, die bei einem Ausführungsbeispiel der
digitalen Servo-Steuerschaltung verwendbar sind, wird nun anhand
der Fig. 9 und 10 näher erläutert.
Ein übliches Video-Magnetband 35 (Fig. 10) kann darauf Aufzeichnungen
in an sich bekannter Weise in mehreren schrägen
Videospuren 37 sowie in einer Tonspur 36 parallel zu einem
Längsrand des Bandes und einer Steuerspur 38 längs des anderen
Längsrandes des Bandes enthalten. Obwohl dies für die Durchführung
der Erfindung nicht wesentlich ist, kann jede der
Spuren 37 in üblicher Weise die Videoinformation für ein
einziges Halbbild enthalten. Die Steuerspur 38 kann Steuersignale
aufgezeichnet an beabstandeten Stellen enthalten,
die den Spuren 37 entsprechen, abhängig von den Vertikalsynchronimpulsen
des in der Spur 37 aufgezeichneten Videosignals.
Die schrägen Videospuren 37 werden durch einen ersten und
einen zweiten Videokopf 39A und 39B (Fig. 9) aufgezeichnet
und/oder wiedergegeben, die um eine Drehwelle 41 in an sich
bekannter Weise gedreht werden. Eine Scheibe 40 kann an der
Welle 41 befestigt sein zur Drehung mit den Videoköpfen
39A und 39B. Mehrere, zweckmäßigerweise sechs, Magnetpolstücke
42A bis 42F sind mit gleichen Winkelabständen längs des Umfangs
der Scheibe 40 beabstandet. Eine erste Aufnehmerspule
43A und eine zweite Aufnehmerspule 43B sind in Winkelrichtung
voneinander beabstandet, zweckmäßigerweise um 18°, neben dem
Umfang der Scheibe 40. Wenn sich eines der Magnetpolstücke,
beispielweise das Magnetpolstück 42B im durch den Pfeil dargestellten
Uhrzeigersinn vor den Aufnehmerspulen 43A und 43B
bewegt, wird zunächst ein Signal PGA in der Aufnehmerspule 43A
und dann ein zweites Signal PGB in der Aufnehmerspule 43B erzeugt.
Die Zeit zwischen den Signalen PGA und PGB von den Aufnehmerspulen
43A bzw. 43B ist selbstverständlich von der Drehzahl
abhängig, mit der sich die Videoköpfe drehen. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel werden sechs Ausgangsimpulse
oder -signale von jeder der Aufnehmerspulen 43A und 43B während
jeder Drehung der Scheibe 40 erzeugt.
Ein weiteres Magnetpolstück 44 ist auf der Scheibe 40 angeordnet
und eine Aufnehmerspule 45 ist fest so angeordnet, daß
sich das Magnetpolstück 44 vor dieser einmal pro Drehung der
Scheibe 40 vorbeibewegt, wobei die Aufnehmerspule 45 ein
Impulssignal PGC erzeugt. Üblicherweise ist das Magnetpolstück
44 zu einem der Videoköpfe beispielsweise dem
Videokopf 39A ausgerichtet. Daher besitzt der einzige
Ausgangsimpuls PGC von der Aufnehmerspule 45 eine feste
Beziehung zur Drehstellung der Videoköpfe 39A und 39B.
Obwohl das für die Funktionsweise der Erfindung nicht
notwendig ist, sind die Aufnehmerspulen 45, 43A und 43B
so angeordnet, daß der Impuls PGC von der Aufnehmerspule
45 einem Impuls oder Signal PGA von der Aufnehmerspule 43A
voreilt, das seinerseits einem Impuls oder einem Signal
PGB von der Aufnehmerspule 43B voreilt. Anschließend an
diese drei Signale werden zusätzlich fünf Paare aus PGA-
und PGB-Signalen von den Aufnehmerspulen 43A bzw. 43B erzeugt
bevor das nächste PGC-Signal durch die Aufnehmerspule
45 erzeugt wird. Die obigen Beziehungen zwischen den
Impulssignalen PGC, PGA und PGB für das bevorzugte Ausführungsbeispiel
sind in den Fig. 7A bis 7C dargestellt.
Bezüglich der Fig. 5 und 6 wird angemerkt, daß die Drehzahl-
und Phasen-Steuerfunktionen abhängig von Ausgangssignalen
62a bis 62d von einem Zähler 62 durchgeführt werden,
der durch einen Quarzkristall 64 geeigneter Frequenz von
beispielsweise 3, 58 MHz gesteuert ist. Die Ausgangssignale
des Zählers 62, der als Zeitsteuer-Taktgeber wirkt, sind
folgende:
Die schmalen Zeitsteuerimpulse Ti mit 3,5 kHz Abstand
werden einem Setzeingang S eines Flipflops 70 zugeführt.
In jedem Intervall triggert der Zeitsteuerimpuls Ti das
gesetzte Ausgangssignal FF₂ des Flipflops 70 in den angehobenen
Zustand. Das Flipflop 70 wird zu einem Zeitpunkt in
jedem Zyklus rückgesetzt, der von den Drehzahl- und Phasenfehlern
eines Motors 76 zum Ansteuern der Köpfe 39A und
39B abhängt. Das Ausgangssignal FF₂ des Flipflops 70 ist
daher impulsbreitenmoduliert.
Die 3,58 MHz-Taktimpuls fCO werden einem Takteingang CP
eines 1024-Bit-Zählers 66 zugeführt. Wenn die höchstwertige
Ziffer (MSD) des 1024-Bit-Zählers 66 vom hohen Pegel zum
niedrigen Pegel übergeht, wird die negativ werdende Flanke
dieses Übergangs in einem Differentiator 68 differenziert
und wird das sich ergebende Impulssignal dem Rücksetzeingang
R des Flipflops 70 zugeführt. Dies beendet den Hochpegelzustand
des Ausgangssignals FF₂ vom Flipflop 70.
Die Zeit in Anschluß an den Intervall-Zeitsteuerimpuls Ti,
zu dem das Flipflop 70 rückgesetzt wird, hängt von dem Inhalt
oder Zählerstand des 1024-Bit-Zählers 66 beim Auftreten
des Intervall-Zeitsteuerimpulses Ti ab. Wenn beispielsweise
der Inhalt des 1024-Bit-Zählers 66 zu dem Augenblick,
zu dem ein Intervall-Zeitsteuerimpuls Ti auftritt,
Null ist, kehrt die höchstwertige Ziffer (MSD) des 1024-Bit-Zählers
66 nach 1024 Zyklen des Taktsignals fCO auf Null zurück,
was mit dem Auftreten des nächsten Intervall-Zeitsteuerimpulses
Ti in Koinzidenz ist. Das Flipflop 70 bleibt
daher in seinem gesetzten Zustand während des Zyklus und
dessen Ausgangssignal FF₂ besitzt ein Tastverhältnis der
EIN-Zeit zur AUS-Zeit von 100% und enthält seine maximale
Energie.
Da weiter genau 1024 Impulse des Taktsignals fCO zwischen
benachbarten Intervall-Zeitsteuerimpulsen Ti auftreten, wenn
kein äußeres Ereignis einwirkt, kehrt der 1024-Bit-Zähler
66 in genau den gleichen Zustand zurück, d. h., auf den
Zählerstand Null bei diesem Beispiel, bei jedem Auftreten
jedes Intervall-Zeitsteuerimpulses Ti.
Im Gegensatz zum Vorstehenden wird, wenn der Inhalt des
1024-Bit-Zählers 66 sich von Null unterscheidet, beispielsweise
einen Zählerstand von 512 besitzt bei dem Auftreten
eines Intervall-Zeitsteuerimpulses Ti, ein Rücksetzsignal
dem Rücksetzeingang R des Flipflops 70 um 512 Zyklen des
Taktsignals fCO nach dem Intervall-Zeitsteuerimpuls Ti zugeführt
und wird der Hochpegelzustand des Ausgangssignals
FF₂ zu diesem Zeitpunkt beendet. Der nächste Intervall-Zeitsteuerimpuls
Ti tritt 512 Zyklen des Taktsignals fCO nach
der Beendigung des Hochpegelzustandes des Ausgangssignals
FF₂ auf und setzt wieder das Flipflop 70 in den Hochpegelzustand.
Bei diesem Beispiel ist das Ausgangssignal FF₂
wiederholt auf hohem Pegel für 512 Zyklen des Taktsignals
fCO und niedrig für 512 Zyklen des Taktsignals fCO, was ein
Tastverhältnis von 50% und eine Durchschnittsenergie von der
Hälfte gegenüber dem vorstehenden Beispiel ergibt. Jedes
Tastverhältnis zwischen 0 und 100% kann für das Ausgangssignal
FF₂ durch Erreichen von Zählerständen zwischen 1023 und
Null erreicht werden, die in dem 1024-Bit-Zähler 66 bei dem
Auftreten eines Intervall-Zeitsteuerimpulses Ti vorhanden
sind.
Der 1024-Bit-Zähler 66 wird in einer zu erläuternden Weise
periodisch rückgesetzt derart, daß die in ihm enthaltene
Zahl bei dem Auftreten jedes Intervall-Zeitsteuerimpulses
Ti eine Beziehung zu Drehzahl- und Phasenfehlern besitzt.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß das
Tastverhältnis des Ausgangssignals FF₂ nur einen von
1024 diskreten Werten besitzen kann. In Anschluß an
jedes Rücksetzen des 1024-Bit-Zählers 66 auf einen unterschiedlichen
Wert springt das Tastenverhältnis des Ausgangssignals
FF₂ auf einen entsprechenden unterschiedlichen
Wert und, falls keine Maßnahmen zur Verhinderung vorgesehen
werden, ergibt sich eine ruckförmige Steuerung des
Motors 76. Um eine ruckförmige Steuerung des Motors 76
zu vermeiden, wird das impulsbreitenmodulierte Ausgangssignal
FF₂ vom Flipflop 70 einem Integrator 72 zugeführt.
Der Integrator 72 erzeugt ein sich langsam änderndes Ausgangssignal,
das proportional der Durchschnittsenergie
des Ausgangssignals FF₂ ist und das die Änderung von einem
Steuerwert zum anderen ausgleicht bzw. glättet. Dieses integrierte
Signal wird durch einen Motor-Ansteuerverstärker 74
verstärkt und dem Motor 76 zugeführt.
Fig. 5 zeigt weiter eine Einrichtung zum periodischen Zuführen
eines Rücksetzsignals an einen Rücksetzeingang R
des 1024-Bit-Zählers 66, wobei dieses Rücksetzsignal eine
geeignete Zeitsteuerung bezüglich des Intervall-Zeitsteuersignals
Ti derart besitzt, daß eine geeignete Zahl im
1024-Bit-Zähler 66 bei jedem späteren Auftreten eines Intervall-
Zeitsteuerimpulses Ti enthalten ist, bis das nächste
Rücksetzsignal dem Rücksetzeingang R des 1024-Bit-Zählers 66
zugeführt wird. Insbesondere werden gemäß Fig. 5 solche
periodischen Rücksetzsignale abhängig von Fehlern in der
Drehzahl der Videoköpfe 39A und 39B (Fig. 9) erzeugt. Eine
Drehzahlsteuerung ist selbstverständlich lediglich im Fall
eines Gleichstrommotors erforderlich. Wenn anstelle des
Motors 76 ein Wechselstrommotor verwendet wird, wird eine
solche Drehzahlsteuerung von einem solchen Motor inhärent
selbst durchgeführt und kann die bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 5 vorgesehene Drehzahlsteuerung, die später
erläutert werden wird, auch bei einem Wechselstrommotor
erforderlich.
Die Drehzahlsteuerung wird bei der Vorrichtung gemäß Fig. 5
unter Verwendung der Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten
der beiden Signale PGA und PGB durchgeführt, zur Erzeugung
eines Rücksetzsignals geeigneter Zeitsteuerung zur Anlage
an den Rücksetzeingang R des 1024-Bit-Zählers 66. Das Signal
PGA (Fig. 7B) wird über einen Eingangsanschluß 50 einem
Verstärker 51 zugeführt. Das verstärkte Ausgangssignal PGA′
des Verstärkers 51 wird einer Verzögerungsschaltung 54 zugeführt,
sowie zu anderen Stellen der Vorrichtung, wie das
noch erläutert wird. Die Verzögerungsschaltung 54 erzeugt
einen Ausgangsimpuls (Fig. 7J), dessen Abfallflanke bei Anlage
an einen Setzeingang S eines Flipflops 56 das Flipflop
56 in den gesetzten Zustand triggert zur Erzeugung eines
Hochpegelausgangssignals bzw. eines Drehzahlfehler-Verknüpfungssignals
FF₁ hohen Pegels (Fig. 7K).
Das Signal PGB (Fig. 7C) wird über einen Eingangsanschluß
52 einem Verstärker 53 zugeführt. Das verstärkte Ausgangssignal
PGB′ des Verstärkers 53 wird dem Rücksetzeingang R
des Flipflops 56 zugeführt. Die positiv werdende Vorderflanke
des Signals PGB′ bewirkt das Rücksetzen des Flipflops
56 und die Rückkehr des Drehzahlfehler-Verknüpfungssignals
FF₁ in den Niederpegelzustand. Wie sich aus der
vorstehenden Erläuterung ergibt, ist die Länge des Hochpegelzustandes
des Drehzahlfehler-Verknüpfungssignals FF₁
durch die Zeit zwischen den Signalen PGA und PGB bestimmt.
Die Verzögerungsschaltung 54 ist kein notwendiger Teil der
Erfindung, jedoch zweckmäßig, um eine Verschachtelung der
Drehzahl- und Phasenfehlersignale zu ermöglichen, wie das
erläutert werden wird.
Das Drehzahlfehler-Verknüpfungssignal FF₁ wird einem Eingang
eines UND-Glieds 82 zugeführt, das am zweiten Eingang das
895-kHz-Signal fC1 empfängt. Daher wird eine Anzahl der 895-
kHz-Impulse durch das UND-Glied 82 proportional zur Differenz
zwischen den Ankunftszeiten der Signale PGA und PGB durchgeschaltet.
Ein 1024-Bit-Zähler 78 wird bei Auftreten des PGA-
Signals durch das verstärkte PGA′-Signal rückgesetzt, das
seinem Rücksetzeingang R zugeführt ist. Die durch das UND-
Glied 82 durch das Signal FF₁ verknüpften 895-kHz-Impulse
werden über ein ODER-Glied 88 einem Takteingang CP des 1024-
Bit-Zähler 78 zugeführt. Daher besitzt am Ende des Drehzahlfehler-
Verknüpfungssignals FF₁ der 1024-Bit-Zähler 78
eine Zahl oder einen Inhalt gespeichert, der proportional
der Differenz zwischen den Ankunftszeiten der Signal PGA
und PGB ist.
Das verstärkte Signal PGB′ wird dem Setzeingang S eines
Flipflops 58 zugeführt, und dessen Ausgangssignal FF₃ wird
dem Setzeingang S eines Flipflops 60 zugeführt. Das Ausgangssignal
FF₁₀ des Flipflops 60 wird den Rücksetzeingängen
R der Flipflops 58 und 60 zugeführt, und Intervall-
Impulse Ti werden dem Takteingang des Flipflops 60 zugeführt.
Das gesetzte Ausgangssignal FF₃ des Flipflops 58
wird durch die Vorderflanke des Signals PGB′ in den Einschaltzustand
getriggert (Fig. 8B und 8I), wodurch der
Setzeingang des Flipflops 60 freigegeben wird. Bei dem
nächsten Auftreten eines Intervall-Zeitsteuerimpulses Ti
(Fig. 8G) am Takteingang CP des Flipflops 60 wird das
Flipflop 60 in seinen gesetzten Zustand getriggert und
bekommt das Ausgangssignal FF₁₀ hohen Pegel. Dieser Zustand
bleibt bestehen bis zum nächsten Eintreffen eines
Intervall-Zeitsteuerimpulses Ti am Takteingang CP des
Flipflops 60, wobei zu diesem Zeitpunkt dann das Flipflop
60 rückgesetzt wird. Die negativ werdende Rückflanke
des Ausgangssignals FF₁₀ setzt, da es zum Rücksetzeingang
des Flipflops 58 zurückgeführt wird, das
Flipflop 58 zur Vorbereitung auf den nächsten Zyklus
zurück. Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt,
beginnt das Ausgangssignal FF₁₀ mit dem ersten
und endet mit dem zweiten Intervall-Zeitsteuerimpuls
Ti in Anschluß an das Auftreten des PGB-Signals.
Das zeitsteuerintervallbreite Ausgangssignal FF₁₀ wird
einem Eingang eines UND-Glieds 84 und einem Eingang
eines UND-Glieds 80 zugeführt. Der zweite Eingang des
UND-Glieds 84 empfängt das 3,58-MHz-Taktsignal fCO.
Daher wird mit Beginn bei einem Intervall-Zeitsteuerimpuls
Ti und mit Ende bei dem nächsten auftretenden
Intervall-Zeitsteuerimpuls Ti das 3,58-MHz-Taktsignal
fCO durch das ODER-Glied 88 zum Takteingang CP des
1024-Bit-Zählers 78 durchgeschaltet. Der 1024-Bit-Zähler
78 vollendet genau einen Zyklus während dieses Zeitsteuerintervalls
und erzeugt ein negativ werdendes MSD-Signal
zu einem Zeitpunkt, der von der Zahl abhängt, die zuvor
in dem 1024-Bit-Zähler 78 während des Auftretens des Drehzahlfehler-
Verknüpfungssignals FF₁ vom Flipflop 56 gespeichert
ist. Es sei daran erinnert, daß die Länge des
Drehzahlfehler-Verknüpfungssignals FF₁ von der Zeit zwischen
dem Auftreten der Signale PGA und PGB abhängt. Folglich ist
der Zeitpunkt des Auftretens des MSD-Ausgangssignals des
1024-Bit-Zählers 78 nach dem Intervall-Zeitsteuerimpuls Ti
in gleicher Weise von der Zeit zwischen den Signalen PGA
und PGB abhängig. Je größer der Zählerstand ist, der im
1024-Bit-Zähler 78 während des Auftretens des Drehzahlfehler-
Verknüpfungssignals FF₁ gespeichert ist, um so eher nach dem
Beginn des Ausgangssignals FF₁₀ wird das MSD-Signal erzeugt.
Die negativ werdende Flanke des MSD-Signals wird in einem
Differentiator 90 differenziert und über das UND-Glied 80, das
durch das Ausgangssignal FF₁₀ freigegeben ist, dem Rücksetzeingang
R des 1024-Bit-Zählers 66 zugeführt. Daher wird der
1024-Bit-Zähler 66 auf Null rückgesetzt in Anschluß an das
Auftreten eines Intervall-Zeitsteuerimpulses Ti zu einem Zeitpunkt,
der von der Differenz der Ankunftszeiten der beiden
Signale PGA und PGB abhängt.
Aus den Fig. 8A, 8B und 8G ergibt sich, daß mehrere Intervall-
Zeitsteuerimpulse Ti zwischen aufeinanderfolgenden Rücksetzungen
des 1024-Bit-Zählers 66 auftreten. Da jedoch wie bereits erläutert
genau 1024 Zyklen des Taktsignals fCO zwischen Intervall-
Zeitsteuerimpulsen Ti auftreten, wenn einmal der 1024-Bit-Zähler
66 in Anschluß an ein Signal PGB rückgesetzt ist,
bleibt der Zeitpunkt des Auftretens des MSD-Ausgangssignals
vom 1024-Bit-Zähler 66 und die sich anschließende Rücksetzung
des Flipflops 70 von Zyklus zu Zyklus konstant. Dies ist in den
Fig. 8H und 8J dargestellt, gemäß denen während des Ausgangssignals
FF₁₀ (Fig. 8J) des Flipflop 70 rückgesetzt wird, wie
das durch den Pfeil in Fig. 8H dargestellt ist, und die relativen
EIN- und AUS-Zeiten des impulsbreitenmodulierten Signals
FF₂ bleiben, wie sie erreicht sind, bis zum nächsten Einstellzeitpunkt
in Anschluß an ein Signal PGB.
Zusätzlich zur in der beschriebenen Weise abhängig von Drehzahlfehlern
erreichen Korrektur wird auch eine Zahl im 1024-
Bit-Zähler 78 gespeichert, die von Phasenfehlern zwischen
der Winkellage der Motorwelle und einer Bezugswinkellage abhängt.
Ein Phasenfehler-Verknüpfungssignals MDF wird einem
Eingang eines UND-Glieds 86 zugeführt und das 895-kHz-Taktsignal
fC1 wird dem zweiten Eingang des UND-Glieds 86 zugeführt.
Eine Anzahl von Zyklen des 895-kHz-Signals fC1 wird
abhängig von der Länge des Phasenfehler-Verknüpfungssignals
MDF über das UND-Glied 86 und das ODER-Glied 88 zum Takteingang
CP des 1024-Bit-Zählers 78 durchgeschaltet. Wie erläutert
werden wird, tritt das Phasenfehler-Verknüpfungssignal
MDF, das dem UND-Glied 86 zugeführt ist, zu einem vom
Drehzahlfehler-Verknüpfungssignal FF₁, das dem UND-Glied 82
zugeführt ist, unterschiedlichen Zeitpunkt auf. Daher sind
die durch die beiden Verknüpfungssignale MDF und FF₁ verknüpften
Taktimpulse im 1024-Bit-Zähler 78 kumulativ derart,
daß sie den Inhalt oder Zählerstand in letzterem bestimmen,
wobei beide zur Errichtung des Tastverhältnisses des Motor-
Ansteuersignals bzw. -Antriebssignals beitragen.
Aus Fig. 6 ergibt sich, daß zur Erzeugung des Phasenfehler-
Verknüpfungssignals MDF das einmal pro Umdrehung der Aufzeichnungsköpfe
(Fig. 9) auftretende Signal PGC (Fig. 7A)
über einen Eingangsanschluß 100 einem Verstärker 104 zugeführt
wird und daß das sich ergebende verstärkte Signal
PGC′ dem Eingang einer automatischen Restfehlerkompensationsschaltung
106 zugeführt wird. Die automatische Restfehler
kompensationsschaltung 106 ist vorgesehen, um eine Kompensation
bezüglich fester Verzögerungen im Signal PGC mit
Bezug auf eine Bezugsphase und bezüglich Restphasenfehlern
aufgrund Alterung des Motors und der elektronischen Komponenten,
Temperatur und anderer Ursachen zu ermöglichen.
Die automatische Restfehlerkompensationsschaltung 106, die
weiter unten ausführlich erläutert werden wird, erzeugt
einen Ausgangsimpuls (Fig. 7E), der dem Setzeingang eines
Flipflops 108 zugeführt wird derart, daß letzteres gesetzt
wird. Zur Vereinfachung der zunächst folgenden Beschreibung
sei angenommen, daß die automatische Restfehlerkompensationsschaltung
106 eine feste Verzögerung
vor dem Triggern des Flipflops 108 in den Setzzustand erreicht.
Ein Phasenbezugssignal, beispielsweise ein Vertikalsynchronimpuls
oder ein entsprechendes Steuersignal, das auf der
Steuerspur 38 (Fig. 10) aufgezeichnet, wird über einen
Eingangsanschluß 102 dem Rücksetzeingang R des Flipflops
108 zugeführt. Das gesetzte Ausgangssignal FF₂₂ des Flipflops
108 (Fig. 7F) besitzt folglich eine Dauer, die von
der Beziehung zwischen den Ankunftszeiten des Signal PGC
am Eingangsanschluß 100 und des Bezugssignals am Eingangsanschluß
102 abhängt. Diese Differenz zwischen den Ankunftszeiten
ist proportional dem Phasenfehler zwischen der Ist-
Winkellage der Aufzeichnungsköpfe und deren Soll-Winkellage.
Das gesetzte Ausgangssignal FF₂₂ des Flipflops 108 wird einem
Eingang eines UND-Glieds 110 zu dessen Freigabe zugeführt
und das 112-kHz-Taktsignal fC2 wird einem zweiten Eingang
des UND-Glieds 110 zugeführt. Daher ist eine Anzahl von Zyklen
des Taktsignals fC2, die durch das UND-Glied 110 durch das gesetzte
Ausgangssignal FF₂₂ des Flipflops 108 durchgeschaltet
werden, proportional dem Phasenfehler.
Ein 256-Bit-Zähler 120 wird bei Auftreten des PGC-Signals
durch das Anlegen des verstärkten Signals PGC′ an dessen
Rücksetzeingang R rückgesetzt. Die durch das UND-Glied 110
durch das Fehlersignal durchgeschalteten 112-kHz-Impulse
werden über ein ODER-Glied 118 dem Takteingang CP des
256-Bit-Zählers 120 zugeführt. Daher wird in Anschluß an
das Eintreffen eines jeglichen Impulses PGC eine Anzahl
von 112-kHz-Impulsen im 256-Bit-Zähler 120 proportional
zur Größe des Phasenfehlers gezählt. Diese Zahl wird
einmal pro Umdrehung der Aufzeichnungsköpfe gespeichert,
jedoch mehreremale pro Umdrehung verwendet, wie das weiter
unten erläutert werden wird.
Ein Flipflop 112 empfängt das Phasenbezugssignal vom Eingangsanschluß
102 an seinem Setzeingang S. Das gesetzte
Ausgangssignal FF₂₀ des Flipflops 112 wird dem Setzeingang
S eines Flipflops 114 zugeführt, dessen gesetztes
Ausgangssignal FF₂₁ zu den Rücksetzeingängen R der Flipflops
112 und 114 zurückgeführt ist. In Anschluß an das
Anlegen des Phasenbezugssignals an den Setzeingang S des
Flipflops 112 gibt das Ausgangssignal FF₂₀ von diesem
den Setzeingang des Flipflops 114 frei. Der nächste auftretende
Intervall-Zeitsteuerimpuls Ti, der einem Takteingang
CP des Flipflops 114 zugeführt ist, triggert das Flipflop
114 in dessen gesetzten Zustand. Dadurch wird ein
hoher Pegel oder ein Hochpegelzustand im gesetzten Ausgangssignal
FF₂₁ des Flipflops 114 erzeugt, der andauert
bis zum Augenblick des nächsten Auftretens des Intervall-
Zeitsteuerimpulses Ti, wobei zu diesem Zeitpunkt das gesetzte
Ausgangssignal FF₂₁ auf niedrigen Pegel übergeht.
Daher dauert das Signal FF₂₁ (Fig. 7H) für ein Zeitsteuerintervall
zwischen einem aufeinanderfolgenden Paar
von Intervall-Zeitsteuerimpulsen Ti (Fig. 7I) unmittelbar nach
dem Auftreten eines Phasenbezugssignals (Fig. 7D).
Das Signal FF₂₁ wird parallel jeweils einem Eingang von
UND-Gliedern 116, 124 und 130 zugeführt, wobei zweite
Eingänge der UND-Glieder 116 und 130 das 3,58-MHz-Taktsignal
fCO empfangen. Die 3,58-MHz-Impulse werden durch
das UND-Glied 116 während eines Zeitsteuerintervalls durchgeschaltet
und über das ODER-Glied 118 dem Takteingang CP
des 256-Bit-Zählers 120 zugeführt. Insgesamt 1024 Zyklen
des Taktsignals fCO werden dem 256-Bit-Zähler 120 während
des Zeitsteuerintervalls zwischen benachbarten Intervall-
Zeitsteuerimpulsen Ti zugeführt. Diese Anzahl der Zyklen
des Taktsignals fCO zählt den 256-Bit-Zähler während vier
vollständiger Zyklen vorwärts, wodurch schließlich der
gleiche Zählerstand erreicht wird, der ursprünglich darin
enthalten war. Simultan ein 256-Bit-Zähler 126
1024 Zyklen des Taktsignals fCO, die durch das UND-Glied
130 durch das Signal FF₂₁ durchgeschaltet sind und dann
durch das ODER-Glied 132 einem Takteingang CP des Zählers
126 zugeführt sind. Jedesmal wenn die höchstwertige Ziffer
(MSD) des 256-Bit-Zählers 120 auf Null rückkehrt, legt eine
Differenzialschaltung 122 eines positiven Impuls an den
zweiten Eingang des UND-Glieds 124 an. Da das UND-Glied 124
durch das Signal FF₂₁ zu diesem Zeitpunkt freigegeben ist,
erreicht das sich ergebende durchgeschaltete Ausgangssignal
des UND-Glieds 124 ein Rücksetzsignal SMD, das dem Rücksetzeingang
R des 256-Bit-Zählers 126 zugeführt wird. Da der
256-Bit-Zähler 156 durch das Signal SMD an dessen Rücksetzeingang
R jedesmal dann rückgesetzt wird, wenn der 256-Bit-Zähler
120 einen Zyklus während des Vorhandenseins des
Signals FF₂₁ vollendet, enthalten bei Beendigung des Signals
FF₂₁ beide 256-Bit-Zähler 120 und 126 die gleiche Zahl,
wenn sie nach Empfang von 1024 Zyklen des Taktsignals fCO
zur Ruhe kommen, wobei diese Zahl oder dieser Inhalt das
Phasenfehlersignal wiedergibt, das ursprünglich in den 256-
Bit-Zähler 126 eingegeben worden war.
Eine aus einem Flipflop
140, einem UND-Glied 144, einem 256-Bit-Zähler 142 und
einem UND-Glied 128 bestehende Schaltung bewirkt die Erzeugung
von 256 Impulsen des 895-kHz-Taktsignals fC1 in
Anschluß an das Auftreten jedes Signals PGA, d. h., sechs
Mal pro Umdrehung der Aufzeichnungsköpfe. Insbesondere
wird das verstärkte Signal PGA′ dem Setzeingang S des Flipflops
140 zugeführt. Das Signal TSFT vom gesetzten Ausgang
Q des Flipflops 140 (Fig. 8F) wird einem Eingang des UND-
Glieds 144 und einem Eingang des UND-Glieds 128 zugeführt.
Das 895-kHz-Taktsignal fC1 wird den zweiten Eingängen der
UND-Glieder 144 und 128 zugeführt. Das Ausgangssignal des
256-Bit-Zählers 142 wird zum Rücksetzeingang R des Flipflops
140 rückgeführt, und das rückgesetzte Ausgangssignal
des Flipflops 140 wird dem Rücksetzeingang R des 256-
Bit-Zählers 142 zugeführt. Bei Auftreten des verstärkten
Signals PGA′ wird das Flipflop 140 gesetzt und das sich
ergebende Signal TSFT vom Ausgang Q des Flipflops 140 gibt
die UND-Glieder 128 und 144 frei, um das 895-kHz-Taktsignal
fC1 durchzuschalten. Der 256-Bit-Zähler 142, der anfangs
rückgesetzt worden ist, beginnt die Impulse des Taktsignals
fC1 an seinem Takteingang CP zu zählen. Bei Erreichen eines
Zählerstandes von 256 unterliegt das Ausgangssignal des 256-
Bit-Zählers 142 einer Zustandsänderung, die am Rücksetzeingang
R des Flipflops 140 zu dessen Rücksetzen wirksam wird.
Das Entfernen des Freigabesignals TSFT (Fig. 7M) vom Setzausgang
Q des Flipflops 140 von den UND-Gliedern 128 und 144
beendet das Durchschalten des 895-kHz-Taktsignals fC1 über
die UND-Glieder 128 udn 144. Dies tritt nach dem Durchschalten
von genau 256 Zyklen auf. Zusätzlich bewirkt das
positive Signal, das dann vom rückgesetzten Ausgang des
Flipflops 140 auftritt, am Rücksetzeingang R des 256-Bit-
Zählers 142, daß dieser zur Vorbereitung auf das nächste
ankommende Signal PGA′ rückgesetzt wird.
Das Signal PGA′ wird auch dem Setzeingang S eines Flipflops
136 zugeführt. Das gesetzte Ausgangssignal des Flipflops 136
ist das Phasenfehler-Verknüpfungssignal MDF (Fig. 7L und 8E),
das einem Eingang eines UND-Glieds 86 gemäß Fig. 5 zugeführt
wird. Da die 256 Impulse in den Takteingang CP des 256-Bit-
oder Pufferzählers 126 durchgeschaltet werden, durchläuft der
Zähler 126 einen vollständigen Zyklus und kehrt zum Stillstand
zurück bei dem gleichen Zählerstand proportional zum Phasenfehler,
den er enthalten hat bevor die 256 Impulse in ihn eingegeben
worden sind. Das der höchstwertigen Ziffer (MSD) entsprechende
negativ werdende Ausgangssignal vom 256-Bit-Zähler
126 tritt innerhalb seines 256-Bit-Zyklus an einer Stelle auf,
die durch den ursprünglich darin enthaltenen Zählerstand bestimmt
ist. Dieser Zählerstand ist, wie bereits erläutert,
durch den Phasenfehler bestimmt, der ursprünglich im 256-Bit-
Zähler 120 gespeichert war und in den 256-Bit-Zähler 126
während des Auftretens des Signals FF₂₁ übertragen worden ist.
Folglich ist der Zeitpunkt, zu dem das MSD-Ausgangssignal des
Zählers 126 auftritt, proportional zum Phasenfehler. Das MSD-
Ausgangssignal vom 256-Bit-Zähler 126 wird in einem Differentiator
134 differenziert und der sich ergebende negative Impuls
wird dem Rücksetzeingang F des Flipflops 136 zugeführt,
um das Phasenfehler-Verknüpfungssignal MDF zu beenden.
Wie sich wieder aus Fig. 5 ergibt, wird das Phasenfehler-
Verknüpfungssignal MDF einem Eingang des UND-Glieds 86
zugeführt, wodurch das Durchschalten des 895-kHz-Taktsignals
fC1 freigegeben und die Anlage dieses Signals
über das ODER-Glied 88 zum Takteingang CP des 1024-Bit-
Zähler 78 ermöglicht wird. Es ist anzumerken, daß das
Phasenfehler-Verknüpfungssignal MDF (Fig. 7L) sechs Mal
pro Umdrehung der Aufzeichnungsköpfe erzeugt wird, d. h.,
anschließend an jedes Auftreten des Signals PGA, während
der Phasenfehler lediglich einmal pro Umdrehung des Aufzeichnungskopfes
d. h., anschließend an das Signal PGC
(Fig. 7A) erfaßt wird. Da jedoch der 256-Bit-Zähler 126
(Fig. 6) während genau 256 Taktimpulsen in Anschluß an
den Empfang jedes Signals PGA angesteuert wird, wird der
256-Bit-Zähler 126 stets in seinen Start-Zählerstand am
Ende der 256 Eingangsimpulse zurückgebracht. Folglich
wird, bis ein neuer Phasenfehler erfaßt und in den
256-Bit-Zähler 126 übertragen ist, das Phasenfehler-Verknüpfungssignal
MDF vom Flipflop 136 in jedem dieser Zyklen
zu den gleichen Zeitpunkten wiederholt.
Aus den Fig. 8A bis 8J ergibt sich, daß das Phasenfehler-
Verknüpfungssignal MDF (Fig. 8E), das den Phasenfehler in
den 1024-Bit-Zähler 78 lädt, während des Verzögerungsimpulsausgangssignals
von der Verzögerungsschaltung 54 (Fig. 8C),
das dem Setzeingang S des Flipflops 56 zugeführt ist, auftritt.
Folglich wird die Speicherung der Impulse im 1024-Bit-Zähler
78 im Verhältnis zum Phasenfehler vor dem Ende des Verzögerungsimpulses
von der Verzögerungsschaltung 54 (Fig. 8C)
beendet. Nach dem Ende des Verzögerungsimpulses von der Verzögerungsschaltung
54 gibt das Drehzahlfehler-Verknüpfungssignal
FF₁ (Fig. 8D) die weitere Speicherung der Impulse im
1024-Bit-Zähler 78 proportional zum Drehzahlfehler frei.
Folglich werden Impulse proportional sowohl dem Phasenfehler
als auch dem Drehzahlfehler in den 1024-Bit-Zähler 78 sechs
Mal pro Umdrehung der Aufzeichnungsköpfe (Fig. 9) eingegeben
und wird ein Rücksetzsignal vom 1024-Bit-Zähler 78
nach Differenzierung im Differentiator 90 dem Rücksetzeingang
R des 1024-Bit-Zählers 66 in Anschluß an jedes
Auftreten des Signals PGB zugeführt. Auf diese Weise wird
der 1024-Bit-Zähler 66 zu einem Zeitpunkt rückgesetzt, der
sowohl den Phasen- als auch den Drehzahlfehler berücksichtigt,
wie das erläutert worden ist. Die periodisch
wiederkehrenden MSD-Ausgangssignale des 1024-Bit-Zählers 66,
die im Differentiator 6 differenziert werden und dem Rücksetzeingang
R des Flipflops 70 zugeführt werden, sind ebenfalls
abhängig von sowohl Phasen- als auch Drehzahlfehlern.
Deshalb wird die Durchschnittsenergie des Ausgangssignals
FF₂ des Flipflops 70 gemäß sowohl Phasen- als auch Drehzahlfehler
in einer Richtung geändert, durch die erreicht
wird, daß das durchschnittliche Ausgangssignal vom Integrator
72 bei Verstärkung durch den Verstärker 74 das Anlegen
eines Signals an den Motor 76 bewirkt, der das Drehmoment
des Motors so einstellt, daß Phasen- und Drehzahlfehler
beseitigt werden.
Die automatische Restfehlerkompensationsschaltung 106 erreicht
jedoch in der Tat keine feste Verzögerung des Signals
PGC′, wie das in der vorstehenden Beschreibung angenommen
war. Vielmehr wird die Verzögerung, die durch die automatische
Restfehlerkompensationsschaltung 106 erreicht wird, in einer
Weise verändert, wie sie im Folgenden beschrieben wird, um
Restphasenfehler zu kompensieren.
Der Startzeitpunkt der verzögernden Ausgangssignale der
automatischen Restfehlerkompensationsschaltung 106 wird,
wie das durch die gestrichelten Bereiche des Impulssignals
in Fig. 7E dargestellt ist, verändert gemäß dem Inhalt
bzw. der gespeicherten Zahl des 256-Bit-Zählers 120 am
Ende des den Phasenfehler speichernden Zyklus. Der Inhalt
bzw. die Zustände der einzelnen Stufen im 256-Bit-
Zähler 120 werden parallel zur automatischen Restfehlerkompensationsschaltung
106 rückgeführt. Die rückgeführte
Wert wird bei Auftreten des rückgesetzten Ausgangssignals
des Flipflops 108 abgetastet, das auch zur automatischen
Restfehlerkompensationsschaltung 106 rückgeführt
wird. Diese dynamische Änderung in der Zeitsteuerung des
Ausgangssignals der automatischen Restfehlerkompensationsschaltung
106 stellt den Nennwert des Phasenfehlersignals
ein, der im 256-Bit-Zähler 120 gespeichert ist, in Anschluß
an jeden seiner Zählzyklen, um Restphasenfehler zu überwinden.
Fig. 11 zeigt ein ausführliches Blockschaltbild einer automatischen
Restfehlerkompensationsschaltung 106 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der beispielhaften
digitalen Servo-Schaltung gemäß den Fig. 5 und 6 verwendbar
ist. Kurz ausgedrückt wird das Ausgangssignal der automatischen
Restfehlerkompensationsschaltung 106 durch das höchstwertige
Bit (MSB) eines auf Null zurückkehrenden 256-Bit-Zählers 200
erzeugt. Dieses Signal wird durch eine Differentiator 201
differenziert zur Erzeugung des schmalen Impulses gemäß
Fig. 7E. Der Zeitpunkt, zu dem der 256-Bit-Zähler 200 auf
Null zurückkehrt, wird von Zyklus zu Zyklus beschleunigt
oder verzögert (Voreilung bzw. Nacheilung) abhängig vom
Zustand des 256-Bit-Zählers 120 (Fig. 6). Wenn der 256-
Bit-Zähler 120 einen Zählerstand von 128 Plus oder Minus
einer Zählstufe, d. h., zwischen 127 und 129, enthält, wird
der 256-Bit-Zähler 200 durch einen vollständigen Zyklus
durch genau 256 Zyklen des Taktsignals fC2 angesteuert und
erzeugt ein Ausgangssignal zum gleichen Zeitpunkt in jedem
Zyklus bezüglich des Empfangs des Signals PGC′. Wenn der
Inhalt des 256-Bit-Zählers 120 größer als 129 ist, wird
eine Zählstufe vom Inhalt des 256-Bit-Zählers 200 im folgenden
Zyklus subtrahiert, um den Punkt zu ändern, an dem
der 256-Bit-Zähler 120 Impulse zu speichern beginnt, bis
der Inhalt des 256-Bit-Zählers 120 am Ende der Phasenfehler-
Speicherperiode, die durch das gesetzte Ausgangssignal
FF₂₂ des Flipflops 108 bestimmt ist, auf 129 oder
weniger verringert ist. Wenn der Inhalt des 256-Bit-Zählers
120 kleiner als 127 am Ende des Ausgangssignals FF₂₂ vom
Flipflop 108 ist, wird eine Zählerstufe pro Zyklus im 256-
Bit-Zähler 200 in Anschluß an das nächste Eintreffen eines
Signals PGC′ hinzuaddiert, bis die Anzahl im 256-Bit-Zähler
120 einen Wert von 127 oder mehr am Ende der Zählperiode erreicht.
Auf diese Weise wird der Restphasenfehler in der Drehstellung
des Drehglieds dadurch beseitigt, daß die Breite
des Phasenbeitrags zum impulsbreitenmodulierten Impulszug
um eine Taktimpulsbreite verändert werden kann in Anschluß
an den Phasenmeßbetrieb. Der Restphasenfehler wird dann
zum 256-Bit-Zähler 200 übertragen, wodurch der 256-Bit-Zähler
120 den Betrieb bei einem Zählerstand von 128 Plus oder
Minus einem Zählschritt wieder beginnen kann.
Ausführlich besteht die automatische Restfehlerkompensationsschaltung
106 aus einer Anlaufschaltung 202 und einem Restfehlerkompensator
204. Die Anlaufschaltung 202 ist vorgesehen,
um einen Betrieb des Restfehlerkompensators 204 zu
verhindern, wenn die Vorrichtung erstmals eingeschaltet ist,
bis eine ausreichende Zeit verstrichen ist, damit ein stabiler
Servo-Betrieb erreicht werden kann.
Eine Spannung wird einem Eingangsanschluß 206 zugeführt
und verbleibt daher so lange angelegt, wie die Vorrichtung
eingeschaltet ist. Diese Spannung wird einem Eingang eines
monostabilen Multivibrators 208 und einem UND-Glied 210 zugeführt.
Ein rückgesetztes Ausgangssignal des monostabilen
Multivibrators 208 wird einem zweiten Eingang des
UND-Glieds 210 zugeführt. Das Ausgangssignal des UND-Glieds
210 wird dem D-Eingang eines D-Flipflops 212 zugeführt. Das
gesetzte Ausgangssignal FX₁ des D-Flipflops 212 wird dem
D-Eingang eines zweiten D-Flipflops 214 zugeführt. Das rückgesetzte
Ausgangssignal des D-Flipflops 212 wird einem
Eingang eines UND-Glieds 216 zugeführt. Das Signal PGC′ wird
den Takteingängen CK der D-Flipflops 212 und 214 zugeführt,
sowie einem zweiten Eingang des UND-Glieds 216. Das gesetzte
Ausgangssignal FX₂ des D-Flipflops 214 wird einem Eingang
eines UND-Glieds 218 und einem NAND-Glied 220 zugeführt. Das
Ausgangssignal des UND-Glieds 216 wird dem Ladeeingang LD
des 256-Bit-Zählers 200 zugeführt. Der 256-Bit-Zähler 200
ist so ausgebildet, daß er auf seinen Mittelwert, nämlich
128, voreingestellt ist, wenn er ein Hochpegelsignal oder
eine "1" an seinem Ladeeingang LD vom UND-Glied 216 empfängt.
Während der Anlauf-Sequenz hält das dem UND-Glied 218 zugeführte
Signal FX₂ dieses UND-Glied 218 während der Anlauf-
Sequenz gesperrt oder inhibiert. Das dem NAND-Glied 220 zugeführte
Signal FX₂ stellt sicher, daß das Ausgangssignal
des NAND-Glieds 220 auf hohem Pegel oder auf der binären
"1" während der Anlauf-Sequenz bleibt. Das Hochpegelsignal
vom NAND-Glied 220 wird einem Eingang eines UND-Glieds 222
zugeführt. Das Ausgangssignal des UND-Glieds 222 wird über
ein ODER-Glied 224 dem Eingang eines UND-Glieds 226 zugeführt.
Das UND-Glied 226 empfängt das 112-kHz-Taktsignal
fC2 an seinem zweiten Eingang. Während der Zeit, während der
das UND-Glied 226 an einem seiner Eingänge über das ODER-
Glied 224 freigegeben ist, werden die 112-kHz-Taktsignale
fC2 dem Takteingang CP des 256-Bit-Zählers 200 zugeführt.
Wie das weiter unten ausführlicher erläutert werden wird,
wird der zweite Eingang des UND-Glieds 222 während einer
Zeitperiode freigegeben, die genau der Ankunftszeit der
256-Taktimpulse fC2 am UND-Glied 226 entspricht. Daher
wird der 256-Bit-Zähler 200 durch einen vollständigen Zyklus
zyklisch gesteuert und kehrt zum Ruhezustand zurück, wobei
er den gleichen Wert enthält, den er am Beginn hatte. In
der Mitte des zyklischen Umlaufs des 256-Bit-Zählers 200
geht das höchstwertige Bit des 256-Bit-Zählers 200 auf
Null zurück und erzeugt ein Ausgangssignal, das in einem
Differentiator 201 differenziert wird, um ein Triggersignal
(Fig. 7E) dem Setzeingang des Flipflops 108 (Fig. 6)
zuzuführen. Während der Anlauf-Sequenz ist dieser Anfangswert
128, wie das durch das Ladesignal am Ladeeingang LD
des 256-Bit-Zählers 200 beim Auftreten jedes Signals PGC′
erreicht ist. Daher tritt während der Dauer des Ausgangsimpulses
des monostabilen Multivibrators 208 das höchstwertige
Bit MSB des 256-Bit-Zählers 200 zum gleichen Zeitpunkt
in Anschluß an jedes Auftreten des Signals PGC′ auf.
Diese Beziehungen sind in den Fig. 12A bis 12F dargestellt.
Wenn zunächst die Versorgung eingeschaltet wird, wird ein
Hochpegelsignal (Fig. 12B) dem Eingangsanschluß 206 zugeführt
und bleibt so während des gesamten Betriebes der
Vorrichtung. Das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators
208 wird sofort in den Niederpegelzustand oder den
Zustand der binären "0" getriggert und bleibt so während
einer vorgegebenen Zeit (Fig. 12C). Das Ausgangssignal des
UND-Glieds 210 (Fig. 12D) bleibt auf niedrigem Pegel bis
zum Ende des Niederpegelzyklus des Ausgangssignals des Monostabilen
Multivibrators 208. Wenn einmal das Ausgangssignal
des monostabilen Multivibrators 208 auf hohen Pegel übergeht,
wird der D-Eingang des D-Flipflops 212 freigegeben
und das nächstfolgende Signal PGC′ (Fig. 12A) triggert das
D-Flipflop 212 in den Setzzustand zur Abgabe eines Signals
FX₁ (Fig. 12E) an den D-Eingang des D-Flipflops 214. Zusätzlich
wird das Freigabesignal , das zuvor an den
Eingang des UND-Glieds 216 angelegt ist, entfernt und durch
ein Inhibiersignal ersetzt. Bei dem nächstfolgenden Signal
PGC′ (Fig. 12A) wird das D-Flipflop 214 in den Setzzustand
getriggert und legt ein Freigabesignal FX₂ (Fig. 12F) an
einen Eingang des UND-Glieds 218 und des NAND-Glieds 220.
Dies beendet die Anlauf-Sequenz.
Im folgenden wird der Restfehlerkompensator 204 erläutert.
Das bereits erwähnte Signal TJST dauert genau 256 Eingangsimpulse
des Taktsignals fC2. Wenn der Inhalt des 256-Bit-Zählers
120 (Fig. 6) kleiner als 127 ist, wird das UND-Glied
218 freigegeben zur Ausdehnung der Freigabezeit des UND-Glieds
226 um einen Taktimpuls fC2. Daher wird der Zählerstand
im 256-Bit-Zähler 200 um eine Taktimpuls in einem
Zyklus inkrementiert oder vorwärtsgezählt. Andererseits
wird, wenn der Inhalt des 256-Bit-Zählers 120 (Fig. 6)
größer als 129 ist, durch das NAND-Glied 220 die Zeitperiode
des Signals TJST um ein Taktimpuls fC2 gekürzt,
wodurch ein Taktimpuls zum 256-Bit-Zähler 200 verhindert
bzw. blockiert wird, um den Inhalt des 256-Bit-Zählers 200
um eine Zählstufe pro Zyklus zu verringern.
Eine einstellbare Verzögerungsschaltung 228 empfängt das
Signal PGC′ (Fig. 13A) an seinem Eingang und erzeugt einen
positiv werdenden Ausgangsimpuls (Fig. 13B). Die einstellbare
Verzögerungsschaltung 228 ist anfangs so eingestellt,
daß sie feste Verzögerungen in dem System kompensiert. Im
Gebrauch kompensiert die zusätzlich automatisch eingestellte
Verzögerung, die von dem Restfehlerkompensator 204 erreicht
wird, Restphasenfehler, die im Laufe der Zeit auftreten können.
Eine Schaltung aus einem Setz/Rücksetz-Flipflop 230, einem
D-Flipflop 232, einem 256-Bit-Zähler 234 und einem UND-
Glied 236 erzeugt das Signal TJST, das umfaßt genau 256 Zyklen
des Taktsignal fC2 (Fig. 13C) unmittelbar in Anschluß an
die negativ werdende Rückflanke des Impulses (Fig. 13B) von
der einstellbaren Verzögerungsschaltung 228. Das Setz/Rücksetz-
Flipflop, kurz RS-Flipflop 230 wird in den Setzzustand
durch die negativ werdende Rückflanke des Ausgangssignals
der einstellbaren Verzögerungsschaltung 228 getriggert. Das
gesetzte Ausgangssignal des RS-Flipflop 230 gibt den D-Eingang
des D-Flipflops 232 frei. Das nächstfolgende Taktsignal
fC2, das an den Takteingang CK des D-Flipflops 232
angelegt wird, triggert dieses Flipflop 232 in den Setzzustand.
Das sich ergebende gesetzte Ausgangssignal des
D-Flipflops 232 (Signal TJST), das dem Rücksetzeingang R
des 256-Bit-Zählers 234 zugeführt ist, setzt den 256-Bit-Zähler
234 auf Null zurück. Zusätzlich gibt das Signal TJST,
das einem Eingang des UND-Glieds 236 zugeführt ist, dieses
UND-Glied 236 frei für den Durchtritt der Taktimpulse fC2
zum Takteingang CK des 256-Bit-Zählers 234. Das Ausgangssignal
des höchstwertigen Bits des 256-Bit-Zählers 234 wird
dem Rücksetzeingang R des D-Flipflops 232 zugeführt. Zusätzlich
wird das Signal TJST einem Rücksetzeingang R des
RS-Flipflops 230 zugeführt. Wenn der 256-Bit-Zähler 234 auf
Null zurückkehrt nach dem Zählen von genau 256 Zyklen des
Taktsignals fC2, setzt dessen höchstwertiges Bit, das dem
Rücksetzeingang R des D-Flipflops 232 zugeführt wird, dieses
Flipflop 232 zurück und beendet das Signal TJST (Fig. 13C).
Die Beendigung des Signals TJST inhibiert oder sperrt einen
Eingang des UND-Glieds 222 und hält so die Verknüpfung des
Taktsignals fC2 über das UND-Glied 226 durch das Signal TJST.
Zusätzlich inhibiert oder sperrt es das Verknüpfen der Taktsignale
fC2 über das UND-Glied 236 und setzt das RS-Flipflop
230 zurück. Daher wird der 256-Bit-Zähler 234 von Null über
einen vollständigen Zyklus in Umlauf geführt und hält wieder
bei Null an.
Ein Decodierer 238, der die Bitzustände des 256-Bit-Zähler
234 empfängt, gibt ein Ausgangssignal TEND während der
letzten Periode des Taktsignals fC2 ab, bevor der 256-Bit-Zähler
234 auf Null zurückkehrt. Das Signal TEND wird einem
Eingang des NAND-Glieds 220 zugeführt. Wie sich aus den
Fig. 13D und 13C ergibt, besitzt das Signal TEND eine Breite
gleich einem Zyklus des Taktsignals fC2 und tritt gerade innerhalb
des Endes der Zeit auf, die durch das Signal TJST definiert
ist.
Ein monostabiler Multivibrator 240 wird durch das Ende des
Signals TJST getriggert zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses
TNXT, das die gleiche Breite wie in Zyklus des Taktsignals
fC2 besitzt und das einem Eingang des UND-Glieds 218 zugeführt
wird. Wie sich aus den Fig. 13C und 13E ergibt, ist
das Signal TNXT gerade außerhalb des Endes der Zeit angeordnet,
die durch das Signal TJST bestimmt ist.
Eine aus einem Decodierer 242 und zwei D-Flipflops 244, 246
bestehende Schaltung bestimmt, ob 256-Bit-Zähler 200 den
zyklischen Umlauf mit der gleichen Zeit bezüglich des Eintreffens
des Signals PGC′ fortsetzt oder gegenüber dieser
Zeit voreilen oder nacheilen soll. Die Bitzustände des
256-Bit-Zählers 120 (Fig. 6) werden dem Decodierer 242 zugeführt.
Wenn der Zählerstand im Zähler 120 beim Auftreten
des Signals vom Flipflop 108 (Fig. 6) 127, 128 oder
129 beträgt, sind beide Ausgangssignale vom Decodierer 242
zu den D-Eingängen der D-Flipflops 244 und 246 auf "0" und
bleiben beide D-Flipflops 244 und 246 im Rücksetzzustand.
Daher werden das UND-Glied 218 und das NAND-Glied 220 durch
die an deren Eingänge von den D-Flipflops 244 bzw. 246 angelegten
"0"-Signalen gesperrt. Das sich ergebende "1"-Ausgangssignal
des NAND-Glieds 220 gibt einen Eingang des UND-
Glieds 222 frei. Bei dem nächsten Auftreten des Signals PGC′
wird ein Signal TJST unverändert über das UND-Glied 222 und
das ODER-Glied 224 einem Eingang des UND-Glieds 226 zugeführt.
Daher werden Taktimpulse fC2 über das UND-Glied 226 zum
256-Bit-Zähler 200 während genau der Periode des Signals
TJST übertragen. Während des Signals TJST werden genau
256 Zyklen des Taktsignals fC2 empfangen und wird der 256-
Bit-Zähler 200 von einem Ursprungszustand aus im Zyklus
geführt und zum selben Zustand am Ende des Signals TJST
zurückgeführt.
Wenn der Inhalt des 256-Bit-Zählers 120 (Fig. 6) 130
oder mehr beträgt bei dem Auftreten des Signals ,
wird eine "1" an den D-Eingang des D-Flipflops 246 angelegt
und wird dieses Flipflop 246 in den Setzzustand
durch das Signal getriggert, wodurch eine "1" am
Eingang des NAND-Glieds 220 auftritt. Das Signal TEND
vom Decodierer 238 (Fig. 13B), das mit dem letzten Taktimpuls
des Taktsignals fC2 im Signal TJST übereinstimmt,
gibt den letzten Eingang des NAND-Glieds 220 frei und erreicht
daher eine "0" an dessen Ausgang, das einem Eingang
des UND-Glieds 222 zu diesem Zeitpunkt zugeführt wird. Da
das UND-Glied 222 gesperrt ist, sperrt es seinerseits einen
Eingang des UND-Glieds 226 und unterdrückt den letzten auftretenden
Taktimpuls fC2 während es Signals TJST. Statt
daß der 256-Bit-Zähler 200 genau 256 Impulse zählt und auf
den gleichen Wert während des Signals TJST zurückkehrt, zählt
er daher 255 Impulse, wobei dessen Inhalt um eine Zählstufe
verzögert wird. Folglich tritt in Anschluß an das nächste
Eintreffen des Signals PGC′ der Zeitpunkt, zu dem der 256-Bit-Zähler
200 auf Null zurückkehrt und ein Signal MSB zur
Anlage an den Setzeingang S des Flipflops 108 erzeugt, einen
Zyklus des Taktsignals fC2 später auf während des Signals
TJST als bei dem vorhergehenden Zyklus. Folglich erzeugt
das Flipflop 108 (Fig. 6) das Signal FF₂₂ einen Taktzyklus
später beim Phasenmeßbetrieb und wird ein Taktimpuls fC2
weniger durch das UND-Glied 110 in den Takteingang CP des
256-Bit-Zählers 120 durchgeschaltet vor dem Eintreffen des
Phasenbezugssignals am Eingang 102, das am Rücksetzeingang
R des Flipflops 108 anliegt, wodurch das Sammeln oder
Addierzählen des Phasenfehlers beendet wird. Daher ist am
Ende dieses Phasenmeßzyklus der Inhalt des 256-Bit-Zählers
120 um Eins kleiner als in dem vorhergehenden Zyklus. Während
der Inhalt des 256-Bit-Zählers 120 nach der Korrektur um
einen Zählerstand, wie sie zuvor erläutert worden ist, weiterhin
129 überschreitet, wird eine zusätzliche Einstellung des
Zählerstandes des 256-Bit-Zählers 200 (Fig. 11) durchgeführt
um eine Zählstufe pro Meßzyklus bis der Inhalt des 256-Bit-Zählers
120 innerhalb des Bereiches von 128 Plus oder Minus
einer Zählstufe fällt.
Wenn der Zählerstand des 256-Bit-Zählers 120 niedriger als
127 beim Auftreten des Signals ist, wird der D-Eingang
des D-Flipflops 244 durch den Decodierer 242 freigegeben
und wird das D-Flipflop 244 in den Setzzustand bei Eintreffen
des Signals getriggert. Dessen gesetztes Ausgangssignal
legt eine "1" an einen Eingang des UND-Glieds 218 an. Bei Eintreffen
des nächsten Signals PGC′ erzeugt der monostabile
Multivibrator 240 ein Signal TNXT (Fig. 13E) in Anschluß an
das Ende des Signals TJST (Fig. 13C), das über das UND-Glied
218 und das ODER-Glied 224 einem Eingang des UND-Glieds 226
zugeführt wird. Dies erstreckt die Freigabe des UND-Glieds
226 über einen zusätzlichen Zyklus des Taktsignals fC2. Daher
zählt der 256-Bit-Zähler 200 257 Impulse des Taktsignals fC2
statt 256 Impulse und kommt dann zur Ruhe, wobei er mehr
Zählstufen enthält als er zu Beginn des Zyklus enthalten
hat. Da der 256-Bit-Zähler 200 nun einen höheren Zählerstand
besitzt, erzeugt er in Anschluß an das nächste Eintreffen
des Signals PGC′ das Signal MSB um einen Zyklus des Takt
signals fC2 früher, als bei dem vorhergehenden Zyklus. Dies
bewirkt eine Erhöhung des Zählerstandes, der im 256-Bit-
Zähler 220 gespeichert ist. Diese Vorgehensweise wird fort
gesetzt um einen Zählschritt pro Meßzyklus, bis der Zähler
stand des 256-Bit-Zählers 120 in den zulässigen Bereich
fällt.
Wenn auch bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel die Ver
zögerung der wirksamen Zeit des Signals PGC′ verändert
worden ist, ist es selbstverständlich möglich, zu dem gleichen
Ergebnis zu kommen, wenn die wirksame Zeit des Phasenbezugs
signals verändert wird, das dem Eingangsanschluß 102 zuge
führt ist. Zusätzlich kann statt eines Nennwertes von 128
Plus oder Minus eins, der im 256-Bit-Zähler 120 aufrechter
halten wird, jeder geeignete andere Nennwert in diesem auf
rechterhalten werden durch eine geeignete Änderung des Be
triebes des Decodierers 242.
Claims (8)
1. Servo-Steuervorrichtung zum Steuern der Drehung eines Dreh
gliedes, mit
einem Antriebssystem zum Antreiben des Drehgliedes,
einem Signalgenerator zum Erzeugen eines von der Drehzahl und der Winkelstellung des Drehgliedes abhängigen Signals,
einem Bezugssignalgenerator zum Erzeugen eines von einer Soll- Winkelstellung des Drehgliedes abhängigen Bezugssignals und
einer Steuereinrichtung zum Steuern des Antriebssystems,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung zum Steuern der Drehzahl und der Phase des Drehgliedes ausgebildet ist und sowohl den Drehzahl- als auch den Phasenfehler berücksichtigt, wobei zusätzlich ein Restphasenfehler vorhanden sein kann,
daß ein erster Zähler (120) das Zeitintervall zwischen dem von der Winkelstellung des Drehgliedes abhängigen Signals (PGC) und dem Bezugssignal in einen dem Phasenfehler entsprechenden ersten Zählwert umsetzt und die Steuereinrichtung das Antriebs system entsprechend dem ersten Zählwert steuert, und
daß eine Restfehlerkompensationsschaltung (106) vorgesehen ist, die den Zeitpunkt der Wirksamkeit entweder des von der Winkel stellung des Drehgliedes abhängigen Signals (PGC) oder des Bezugssignals in Abhängigkeit von dem ersten Zählwert des ersten Zählers (120) derart steuert, daß dieser erste Zählwert zur Beseitigung des Restphasenfehlers geändert wird.
einem Antriebssystem zum Antreiben des Drehgliedes,
einem Signalgenerator zum Erzeugen eines von der Drehzahl und der Winkelstellung des Drehgliedes abhängigen Signals,
einem Bezugssignalgenerator zum Erzeugen eines von einer Soll- Winkelstellung des Drehgliedes abhängigen Bezugssignals und
einer Steuereinrichtung zum Steuern des Antriebssystems,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung zum Steuern der Drehzahl und der Phase des Drehgliedes ausgebildet ist und sowohl den Drehzahl- als auch den Phasenfehler berücksichtigt, wobei zusätzlich ein Restphasenfehler vorhanden sein kann,
daß ein erster Zähler (120) das Zeitintervall zwischen dem von der Winkelstellung des Drehgliedes abhängigen Signals (PGC) und dem Bezugssignal in einen dem Phasenfehler entsprechenden ersten Zählwert umsetzt und die Steuereinrichtung das Antriebs system entsprechend dem ersten Zählwert steuert, und
daß eine Restfehlerkompensationsschaltung (106) vorgesehen ist, die den Zeitpunkt der Wirksamkeit entweder des von der Winkel stellung des Drehgliedes abhängigen Signals (PGC) oder des Bezugssignals in Abhängigkeit von dem ersten Zählwert des ersten Zählers (120) derart steuert, daß dieser erste Zählwert zur Beseitigung des Restphasenfehlers geändert wird.
2. Servo-Steuervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Restfehlerkompensationsschaltung (106) eine Verzöge
rungsschaltung (228, 230, 232, 234, 236, 226, 200) enthält, die das
von der Winkelstellung des Drehgliedes abhängige Signal (PGC)
und/oder das Bezugssignal verzögert.
3. Servo-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Restfehlerkompensationsschaltung (106) einen Decodie
rer (242) für den ersten Zählwert enthält, der ein erstes
Ausgangssignal erzeugt, wenn der erste Zählwert einen ersten
Wert überschreitet und ein zweites Ausgangssignal erzeugt, wenn
der erste Zählwert einen zweiten Wert unter dem ersten Wert
unterschreitet.
4. Servo-Steuervorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Restfehlerkompensationsschaltung (106) einen Restfeh
lerkompensator (204) enthält, der abhängig von dem ersten und
dem zweiten Ausgangssignal des Decodierers (242) den ersten
Zählwert in Richtung auf einen Wert zwischen dem ersten und dem
zweiten Wert ändert.
5. Servo-Steuervorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Taktsignalgenerator Zyklen eines Taktsignals erzeugt,
daß die Restfehlerkompensationsschaltung (106) einen zweiten
Zähler (200) enthält zum Zählen der Zyklen und zum Erzeugen
eines Ausgangssignals (MSB) bei Erreichen eines vorgegebenen
zweiten Zählwerts, wobei der erste Zähler (120) abhängig von
diesem Ausgangssignal (MSB) beginnt, das Zeitintervall in den
ersten Zählwert umzusetzen, und abhängig vom Bezugssignal
dieses Umsetzen beendet.
6. Servo-Steuervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Restfehlerkompensator (204) den ersten Zählwert um
jeweils eine Zählstufe ändert.
7. Servo-Steuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitpunkt des Ausgangssignals (MSB) des zweiten Zählers
(200) um eine Zeit änderbar ist, die einem Zyklus entspricht.
8. Servo-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Anlaufschaltung (202) den Betrieb der Restfehlerkom
pensationsschaltung (106) während einer vorgegebenen Periode
auch dem Einschalten der Servo-Steuervorrichtung verhindert.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10490078A JPS5532139A (en) | 1978-08-30 | 1978-08-30 | Automatic correction circuit for residual error |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2934737A1 DE2934737A1 (de) | 1980-03-13 |
DE2934737C2 true DE2934737C2 (de) | 1992-10-15 |
Family
ID=14393012
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