DE3030861A1

DE3030861A1 - Schaltungsanordnung mit einer vielzahl von steuerschaltern, insbesondere zur steuerung der antriebsmotoren eines video-magnetband-aufzeichnungs- und wiedergabegeraetes

Info

Publication number: DE3030861A1
Application number: DE19803030861
Authority: DE
Inventors: Osamu Asagi; Masaaki Sakai
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1980-08-14
Publication date: 1981-03-26
Also published as: DE3030861C2; JPS5629469A; FR2463536B1; CA1163312A; ATA406580A; AT374988B; GB2057208B; US4377777A; AU6096880A; GB2057208A; AU532457B2; NL8004607A; FR2463536A1

Description

S a

SONY CORPORATION

7-35, Kitashinagawa 6-chome, Shinagawa-ku

Tokjo/Japan

14. August 19 80

Schaltungsanordnung mit einer Vielzahl von Steuerschaltern, insbesondere zur Steuerung der Antriebsmotoren eines Video - Magnetband - Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes

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SONY CORPORATION

7-35, Kitashinagawa 6-chome,

Shinagawa-ku

Tokyo / Japan

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Steuerschalteinrichtung, insbesondere auf eine Schaltungsanordnung mit einer Vielzahl von Steuerschaltern.

Bei einer bekannten Steuerschalteinrichtung für Video-Magnetband-Auf zeichnungs- und Wiedergabegeräte (video tape recorder) VTR werden sowohl Steuerschalter für einen Gleichstrom-Kopfradantriebsmotor als auch für einen Gleichstrom-Bandantriebsmötor benutzt, um diese Motoren zu steuern. Dabei werden Pulsbreitenmodulatorschaltungen sowohl für den Kopfantriebsmotor als auch für den Bandantriebsmotor verwendet.Dazu werden den Pulsbreitenmodulatorschaltungen Trägerimpulssignale, die die gleiche Frequenz, jedoch zueinander entgegengesetzte Phasen haben, zugeführt. Die Trägerimpulssignale werden derart beeinflußt, daß sie Modulationen durchführen, wozu ihre Tastverhältnisse in Abhängigkeit von den Drehzahlen und/oder Phasen der jeweiligen Gleichstrommotoren variiert werden. Die Ausgangssignale der Pulsbreitenmodulatorschaltung werden als Ein- und Ausschaltsignale für die betreffenden Steuerschalter verwendet. Die Ausgangssignale der Steuerschalter werden über Tiefpaßfilter dem Kopfradantriebsmotor bzw. dem Bandantriebsmotor als Antriebsströme zugeführt. In diesem Fall werden die Steuerschalter jeweils mit Gleichstrom aus einer gemeinsamen Gleichstromquelle versorgt.

Es sei angenommen, daß die Impulsströme, die durch die beider Steuerschalter fließen, mit Ia und Ib und deren Tastver-

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hältnisse mit Da bzw. Db bezeichnet werden und daß die Scheitelwerte der Impulsströme Ia und Ib gleich sind. Nach dem oben Ausgeführten werden die beiden Impulsströme Ia und Ib, während die Trägerimpulssignale, die den beiden Pulsbreitenmodulatorschaltungen zugeführt werden, die gleiche Phasenlage haben und falls die Tastverhältnisse Da und Db der Impulsströme Ia und Ib jeweils 50 % betragen, eine vollkommen gleiche Impulsform, wie in Fig. 1A und Fig. 1B gezeigt, haben. Dementsprechend hat ein Summenstrom Ia + Ib, der aus einer gemeinsamen Gleichstromquelle fließt, einen Scheitelwert, der den zweifachen Wert jedes der Impulsströme Ia und Ib ausmacht, vergl. Fig. 1C.

Für den Fall, daß das Tastverhältnis Da des Impulsstromes Ia 50 % beträgt, während das Tastverhältnis Db des Impulsstromes Ib 70 % beträgt, vergl. Fig. 2A und Fig. 2B, nimmt der Summenstrom Ia + Ib, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle fließt, ebenfalls einen Scheitelwert an, der das Doppelte des Scheitelwertes jedes der Impulsströme Ia und Ib, wie in Fig. 2C gezeigt, beträgt.

Für den Fall, daß das Tastverhältnis Da des Impulsstromes Ia 30 % und das Tastverhältnis Db des Impulsstromes Ib 70 % beträgt, vergl. Fig. 3A und Fig. 3B, wird der Summenstrom Ia + Ib, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle fließt, zu einem Impulsstrom, der wiederum einen Scheitelwert hat, der den zweifachen Wert jedes der Impulsströme Ia und Ib ausmacht, vergl. Fig. 3C.

Aus den oben gemachten Ausführungen geht hervor, daß dann, wenn die Trägerimpulssignale, die den Pulsbreitenmodulatorschaltungen zugeführt werden, die gleiche Phasenlage haben, der absolute Wert des Differentialkoeffizienten bei der Anstiegsflanke und der Abstiegsflanke des Impulsstromes, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle fließt, groß wird, womit eine unerwünscht große Störabstrahlung entsteht. Des-

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erweiteren besteht der Nachteil, daß nachdem der Scheitelwert des Impulsströmes, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle fließt, den zweifachen Wert jedes der Impulsströme Ia und Ib ausmacht, der Betriebswirkungsgrad der gemeinsamen Gleichstromquelle entsprechend niedrig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine neuartige Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine Vielzahl von Steuerschaltern hat, wobei die Steuerschalter ihre Ströme aus einer gemeinsamen Gleichstromquelle beziehen, und bei der mehrere Pulsbreitenmodulatoren vorgesehen sind, die Steuerschaltersignale an die Vielzahl der Steuerschalter liefern, wobei die unerwünschte Störabstrahlung gegenüber der der bekannten Steuerschalteinrichtung reduziert ist und wobei der Wirkungsgrad der gemeinsamen Gleichstromquelle erhöht ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit einer Vielzahl von Steuerschaltern, insbesondere zum Steuern der Antriebsmotoren eines Video-Magnetband-Auf zeichnungs- und Wiedergabegerätes, bei der die Steuerschalter aus einer Gleichstromquelle versorgt werden und bei der ein Impulsoszillator zum Erzeugen von Steuer impuls Signalen, die den Steuerschaltern zu deren Beeinflussung zugeführt werden, vorgesehen ist, gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Phasensteuereinrichtung zwischen dem Impulsoszillator und den Steuerschaltern zum Steuern der Phasen von Steuerschaltereingangssignalen angeordnet ist und daß die Phasensteuereinrichtung derartige Signale abgibt, daß die Auftastphasen der Steuerschalter grundsätzlich zeitlich gegeneinander versetzt sind.

Die vorliegende Erfindung löst die genannten, bei einer herkömmlichen Schaltungsanordnung der beschriebenen Art auftretenden Probleme mittels einer vorteilhaft einfachen und damit wenig störanfälligen und ebenso kostengünstigen neuen Schaltungsanordnung.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

In der Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung sind N Steuerschalter vorgesehen (wobei N - 2 ist), die jeweils mit Gleichstrom aus einer gemeinsamen Gleichstromquelle versorgt werden. N Pulsbreitenmodulatoren liefern jeweils Steuerschaltsignale an die N Steuerschalter. Ein Trägerimpuls-Signalgenerator erzeugt N Trägerimpulssignale, die eine Phasendifferenz von 360°/N jeweils zwischen zwei benachbarten Signalen aufweisen, dieselbe Frequenz haben und jeweils jedem der N Pulsbreitenmodulatoren zugeführt werden.

Die neue Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann nicht nur für Gleichstromversorgungen u. dergl., sondern vorteilhafterweise auch für Impuls-Antriebsschaltungen für Motoren verwendet werden.

Weitere Aufgabenstellungen, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand mehrerer, Ausführunsbeispiele für die Erfindung betreffender Figuren im einzelnen erläutert und erkennbar.

Fig.1,2 und 3 zeigen jeweils Diagramme von Impulsformen,die zur Erklärung einer Steuerschalteinrichtung nach dem Stand der Technik benutzt werden.

Fig.4 zeigt ein Schaltbild - teilweise als Blockschaltbild ausgeführt - für ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig.5 bis 9 zeigen Impulsdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig.4 für die vorliegende Erfindung.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 4-9 im einzelnen erläutert.

Fig.4 zeigt, wie bereits erläutert, das Schaltbild - teilweise als Blockschaltbild ausgeführt - eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Kopfradantriebsmotors und eines Bandantriebsmotors eines Video-Magnetband-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes (video tape recorder) VTR benutzt.

In Fig.4 bezeichnen M1 und M2 einen Kopf radantr ieb smotor. bzw. einen Bandantriebsmotor und SW1 und SW2 Steuerschalter für den Kopfradantriebsmotor M1 bzw. den Bandantriebsmotor M2. Diese Steuerschalter SW1 und SW2 werden aus einer gemein samen Gleichstromquelle +B mit Gleichstrom versorgt. Es sind ein erster und ein zweiter Pulsbreitenmodulator K1 bzw. K2, die jeweils aus einem ersten bzw. zweiten Integrator IT1 bzw. IT2 und einem ersten bzw. zweiten Pegelkomparator CM1 bzw. CM2 bestehen, vorgesehen. Desweiteren ist ein Signalgenerator SG vorgesehen^, der zwei Trägerimpulssignale erzeugt, die eine Phasendifferenz von ungefähr 180° und die gleiche Frequenz, beispielsweise die gleiche Frequenz wie die Horizontal-Ablenkfrequenz eines Fernsehsignals in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4, haben und die jeweils den Pulsbreitenmodulatoren K1 bzw. K2 zugeführt werden. Dieser Signalgenerator SG besteht aus einem Impulsoszillator OS, der ein rechteckförmiges erstes Impulssignal S1 erzeugt, das eine Frequenz gleich der Horizontal-Ablenkfrequenz und ein Tastverhältnis oder eine Impulsdauer von 50 % (wie in Fig.5A gezeigt) hat, und aus einem Inverter IV zur Phaseninvertierung des rechteckförmigen ersten Impulssignals S1.

Das rechteckförmige erste Impulssignal S1 aus dem Impulsoszillator OS wird dem ersten Integrator IT1, der aus einem

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ersten Widerstand R1 und einem ersten Kondensator C1 besteht, zugeführt, um es in ein dreieckförmiges zweites Impulssignal S2 umzuformen, vergl. Fig.5B. Dieses dreieckförmige zweite Impulssignal S2 wird einem der beiden Eingänge, beispielsweise der nichtinvertierenden Eingangsklemme,des ersten Pegelkomparators CM1 zugeführt, dem außerdem über eine andere Eingangsklemme ti oder seinen invertierenden Eingang ein Rotationserkennungssignal S3 (vergl. Fig. 5B), geliefert vom Kopfantriebsmotor M1, zugeführt wird. Daraus ergibt sich, daß der erste Pegelkomparator CM1 die Pegel der beiden Signale miteinander vergleicht und anschließend ein Steuerschaltereingangssignal S4 erzeugt, dessen Tastverhältnis in Abhängigkeit von der Drehzahl des Kopfradantrieb smotors M1 variiert wird, vergl. Fig. 5C. Dieses Steuerschaltereingangssignal S4 wird dem ersten Steuerschalter SW1 als Steuerschalter-Steuersignal zugeführt, wodurch ein rechteckförmiges Steuerschalterausgangssignal S5 gewonnen wird, das mit dem phasenkonvertierten Signal des rechteckförmigen Steuerschaltereingangssignals S4 korrespondiert,vergl. Fig. 5D. Dieses Steuerschalterausgangssignal S5 wird anschließend einem ersten Tiefpaßfilter LF1 zugeführt, in dem es zu einem Motorsteuerstrom S6, wie in Fig. 5E gezeigt, geformt wird. Dieser MotorSteuerstrom S6 wird dem Kopfradantriebsmotor M1 zugeführt, um diesen anzutreiben.

Auf ähnliche Weise wird das rechteckförmige erste Impulssignal S1 aus dem Impulsoszillator OS - durch den Inverter IV in der Phase gedreht - dem zweiten Integrator IT2, bestehend aus einem zweiten Widerstand R2 und einen zweiten Kondensator C2 zugeführt, in dem es zu einem dreieckförmiges Impulssignal umgeformt wird. Dieses dreieckförmige Impulssignal wird einem Eingang, beispielsweise der nichtinvertierenden Eingangsklemme, des zweiten Pegelkomparators CM2 zugeführt, dem an seinem invertierenden Eingang, nämlich seiner Eingangsklemme t2, das Rotationserkennungssi-

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gnal des Bandantriebsmotors M2 zugeführt wird. Das aus dem Vergleich dieser Signale mittels des zweiten Pegelkomparators CM2 gewonnene Ausgangssignal, das ein rechteckförmiges Impulssignal ist, wird zu dem zweiten Steuerschalter SW2 als Steuersignal für diesen übertragen. Das in der Phase gedrehte, rechteckförmige Impulssignal, das von dem zweiten Steuerschalter SW2 geliefert wird, wird in einem zweiten Tiefpaßfilter LF2 als Gleichstrommotor- Steuersignal geglättet und im Anschluß daran dem Bandantriebsmotor M2 zugeführt wird, um diesen anzutreiben.

Die beiden Tiefpaßfilter LF1, LF2 und die beiden Motoren M1, M2, die jeweils an die Endstufen der Steuerschalter SW1 und SW2 angeschlossen sind, stellen jeweils Lasten für die beiden Steuerschalter SW1 und SW2 dar.

Im folgenden wird mittels der Figuren 6-9 der Fall erläutert, bei dem die Tastverhältnisse Da und Db der Impulsströme Ia bzw. Ib, die durch die Steuerschalter SW1 bzw. SW2 fließen, jeweils variiert werden und dementsprechend der Summenstrom Ia + Ib, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle +B gezogen wird, variiert wird. In diesem Fall wird angenommen, daß die Scheitelwerte der Impulsströme Ia und Ib gleich groß sind. Wenn die Tastverhältnisse Da, Db der Impulsströme Ia, Ib jeweils 50 % betragen, vergl. Fig. 6A und Fig. 6B, werden die Impulsströme Ia _r Ib zu solchen, deren Phasenlagen miteinander invertiert sind. Deshalb wird der sich ergebende Summenstrom Ia + Ib, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle +B gezogen wird, zu einem Gleichstrom, dessen Pegel gleich dem Spitzenwert jedes der Impulsströme Ia, Ib, wie in Fig. 6C gezeigt, ist.

Wenn das Tastverhältnis Db des Impulsstromes Ia 50 % beträgt, wie in Fig. 7A gezeigt, das Tastverhältnis Db des Impulsstromes Ib jedoch mehr als 50 % beträgt, wie in Fig. 7B gezeigt, wird der Summenstrom Ia + Ib, der aus der ge-

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-τβ-

meinsamen Gleichstromquelle +B gezogen wird, ein Impulsstrom, dessen Scheitelwert doppelt so groß ist wie der Scheitelwert jedes der Impulsströme Ia, Ib, vergl. Fig. 7C. Dieser Summenstrom Ia + Ib ist ein Gleichstrom, der durch einen Impulsstrom mit einem Scheitelwert, der gleich jedem der Scheitelwerte der Impulsströme Ia, Ib ist, überlagert ist, so daß der Differentialkoeffizient der Anstiegsflanke oder Abstiegsflanke des Summenstromes Ia + Ib die Hälfte dessen beträgt, der in einer Schaltung gemäß dem Stand der Technik entsteht. Wenn die Summe der Tastverhältnisse Da, Db der Impulsströme Ia, Ib 100 % beträgt, vergl. Fig. 8A und Fig. 8B, wird der Summenstrom Ia + Ib daraus, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle +B gezogen wird, ein Gleichstrom mit einem Pegel, der gleich dem Scheitelwert jedes der Impulsströme Ia, Ib ist, vergl. Fig. 8C.

Wenn die Tastverhältnisse Da, Db der Impulsströme Ia, Ib jeweils kleiner als 50 % sind, wie in Fig. 9A und Fig. 9B gezeigt,- wird der Summenstrom Ia + Ib, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle +B gezogen wird, zu einem Impulsstrom, dessen Scheitelwert gleich dem jedes der Impulsströme Ia, Ib ist, vergl. Fig. 9C.

Wie oben beschrieben, wird der Wert des Differentialkoeffizienten des Summenstromes, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle +B gezogen wird, in dem Fall, in dem zwei Steuerschalter gemäß der Erfindung benutzt werden, und in dem die Phasen der Trägerimpulssignale, die den Pulsbreitenmodulatoren zugeführt werden, um 180° gegeneinander versetzt sind, die Hälfte des Wertes des Differentialkoeffizienten einer Schaltung gemäß dem Stand der Technik betragen. Dementsprechend wird die unerwünschte Störabstrahlung durch die Erfindung stark reduziert.

Desweiteren ist der Scheitelwert des Summenstromes, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle +B gezogen wird, entsprechend der Erfindung* in praktisch allen Fällen gleich dem

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-st-

jedes der Impulsströme Ia, Ib, oder wenn schon der erstere zufällig größer als die letzteren wird, doppelt so groß wie die letzteren. Dieser zuletzt genannte umstand tritt jedoch äußerst selten ein.
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In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung sind zwei Steuerschalter vorgesehen. Sollten jedoch drei Steuerschalter vorgesehen sein, kann ein ähnlicher Efekt dureh eine Anordnung erreicht werden, bei der drei Pulsbreitenmodulatoren verwendet werden und die Phasen der Trägerimpulssignale, die ihnen zugeführt werden, um 120° gegeneinander versetzt sind.

Wenn vier Steuerschalter vorhanden sind, ist es möglich, daß die Trägerimpulssignale, die dann entsprechend vier verschiedenen Pulsbreitenmodulatoren zugeführt werden, in ihrer Phase jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind. Es ist jedoch auch möglich, daß jeweils zwei der vier Steuerschalter ausgewählt werden, um ein Paar zu bilden. Dabei werden zwei Paare von Steuerschaltern jeweils mit Gleichströmen aus zwei Gleichstromquellen versorgt und die Phasendifferenz zwischen den ImpulsSignalen mit 180°, wie in dem Ausführungsbeispiel, das in Fig.4 gezeigt ist, festgelegt, um ein vergleichbares Ergebnis zu erzielen.

Wie oben erläutert, erzeugt die Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weniger unerwünschte Störabstrahlung und erzielt einen guten Wirkungsgrad der gemeinsamen Gleichstromquelle.

Es ist noch zu bemerken, daß gemäß dem allgemeinen Erfindungsgedanken in Fällen, hei denen N (N ist ein ganzzahliger Wert größer als 2) Steuerschalter vorhanden sind, ebenfalls N Pulsbreitenmodulatoren und N Trägerimpulssignale, die diesen zugeführt werden, vorzusehen sind, wobei die Signale auf ähnliche Art und Weise, wie zuvor beschrieben,

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verarbeitet werden, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen.

Es ist ersichtlich, daß zahlreiche Modifikationen und Variationen der beschriebenen Schaltungsanordnung durch den Fachmann ausgeführt werden können, ohne daß damit der all gemeine Erfindungsgedanke oder der beanspruchte Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verlassen werden müßte.

Patentanwalt

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Claims

-r-

Patentansprüche:

/ 1.J Schaltungsanordnung mit einer Vielzahl von Steuerschal-Tiern., insbesondere zum Steuern der Antriebsmotoren eines Video-Magnetband-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes, bei der die Steuerschalter aus einer Gleichstromquelle versorgt werden und bei der ein Impulsoszillator zum Erzeugen von Steuerimpulssignalen, die den Steuerschaltern zu deren Beeinflussung zugeführt werden, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Phasensteuereinrichtung zwischen dem Impulsoszillator (OS) und den Steuerschaltern (SW1,SW2) zum Steuern der Phasen von Steuerschaltereingangssignalen (S4) angeordnet ist und daß die Phasensteuereinrichtung derartige Signale abgibt, daß die Auftastphasen der Steuerschalter (SW1,SW2) grundsätzlich zeitlich gegeneinander versetzt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl der Steuerschalter (SW1, SW2) zwei ist und daß die Phasensteuereinrichtung aus einem Signalgenerator (SG) besteht, der einen Inverter (IV) hat, der im wesentlichen zwischen dem Impulsoszillator (OS) und einem der Steuerschalter (z. B. SW2) angeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Phasensteuereinrichtung aus ei- nem Signalgenerator (SG) besteht, der zusätzlich einen ersten und einen zweiten Integrator (IT1,IT2) enthält, wovon jeweils einer mit einer ersten Eingangsklemme eines aus einem Paar von Pegelkomparatoren (CM1,CM2) verbunden ist, und daß die Steuerschaltereingangssignale (S4) aus den Pegelkomparatoren (CM1,CM2) gewonnen und jeweils dem jeweils betreffenden Steuerschalter (SW1 bzw. SW2) zugeführt werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß einer jeweils zweiten Eingangsklemme

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(t1 bzw. t2) der Pegelkomparatoren (CM1,CM2) ein Rotationserkennung ssignal (S3) zum Steuern der elektrischen Energie, die über die Steuerschalter (SW1 bzw. SW2) an den jeweils betreffenden Verbraucher abgegeben wird, zugeführt wird.

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