JPH01101721A - ディジタルリップルフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は入力データのサンプリング周期ごとのリップル
を吸収するディジタルフィルタを提供するものである。

このようなディジタルフィルタを必要とするバックグラ
ウンドとしては制御機器の分野が挙げられる。

従来の技術 第４図は家庭用ビデオテープレコーダのキャプスタンモ
ータの回転速度制御系の代表的な機能ブロックダイアダ
ラムを示したものである。第４図において、キャプスタ
ンモータ１に連結された周波数発電機２からは、第５図
（Ａ）に示すような交流信号が出力されるが、この交流
信号はキャプスタンモータ１の回転速度に依存した繰り
返し周期を有しており、ＦＧ信号増幅器３によって第５
図（Ｂ）に示すような方形波にまで増幅されて波形整形
される。さらに、逓倍回路４において、第５図（Ｂ）の
信号波形から第５図（Ｃ）の信号波形が作りだされて速
度誤差検出器５に送られる。

一方、速度誤差検出器５では第５図（Ｃ）の信号波形の
リーディングエツジ（前縁）から次のリーディングエツ
ジまでの周期がカウンタ等によってディジタル的に計測
され、固定基準値からの誤差データが出力される。この
誤差データは、ディジタルフィルタ６によって周波数領
域のゲイン補償が行われたうえで、Ｄ−Ａコンバータ７
に供給され、Ｄ−Ａコンバータ７の出力はキャプスクン
モ−タ１を駆動するためのモータ駆動回路８に供給され
る。

したがって、第４図に示したブロックはキャプスタンモ
ータ１を定速回転させるための閉ループ速度制御系を構
成している。また、第４図の装置において、逓倍回路４
は速度制御系の応答性を改善するために使われている。

すなわち、キャプスタンモータの回転速度は、第５図（
Ｃ）の信号波形のリーディングエツジが到来するごとに
、前回のリーディングエツジの到来時点からの速度変化
分の平均値として計測される（一般に移動平均と呼ばれ
る）が逓倍回路４を用いない場合には第５図（Ｂ）の信
号波形のリーディングエツジ間を計測することになり、
計測インターバルが長くなって制御系の応答特性が悪化
する。これを解消するには、周波数発電機２の出力周波
数を高くすればよいが、機械的な加工精度の問題から限
界があった。したがって、周波数発電機の出力を電気的
に逓倍する方法が多用され、第５図に示したようなエツ
ジ逓倍法や電気的に位相を違えて配置された複数の発電
コイルからの出力信号をもとにして回転速度信号の周波
数を逓倍する方法が用いられている。

発明が解決しようとする問題点 ところで、第５図（Ｂ）に示した信号波形図は、実際に
は、ＦＣ信号増幅器３の入力オフセント電圧ＥＯのため
に第６図（Ｂ）のようにデユーティが５０％からずれて
しまい、その結果、第６図（Ｃ）のようにリーディング
エツジ間のインターバルが交互に長短を繰り返す。それ
によって、速度誤差検出器５からはプラス方向の誤差デ
ータとマイナス方向の誤差データが交互に出力され、第
６図（Ｄ）に示すようにＤ−Ａコンバータ７の出力電圧
のリップルが増大して制御の品位が悪化する。このリッ
プルを減少させるには、ディジタルフィルタ６に高域遮
断特性を持たせればよいが、満足な減衰特性を実現しよ
うとすると、位相の遅れが大きくなり（一般に、遮断周
波数における位相遅れは４５度となる）、制御系が不安
定になるという問題があった。

問題点を解決するための手段 前記した問題点を解決するために本発明のディジタルリ
ップルフィルタでは、サンプリング区間に対応した複数
の補正メモリと、入力データと前記補正メモリのデータ
を加算して出力データを送出する加算器と、前記出力デ
ータの符号と１サンプリング周期以前の出力データの符
号とを照合する符号照合器と、前記符号照合器からの不
一致出力によって前記補正メモリの内容を更新するバラ
ンス補正器を備えている。

作用 本発明では前記した構成によって、十分なリップル吸収
特性を有しながら、定常時における位相遅れが皆無なデ
ィジタルフィルタを実現できる。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例におけるディジタルリップル
フィルタのブロックダイアダラムを示したものである。

第１図のフィルタは第４図の速度誤差検出器５とディジ
タルフィルタ６の間に挿入されることを想定して構成さ
れたもので、入力データとしては前記誤差検出器５から
符号付の整数の誤差データ（一般に、符号付の整数バイ
ナリ−データは最上位ビットが符号ビットとして用いら
れ、最上位ビットが°０°であればプラスの値であり、
　“１゛であればマイナスの値であることを意味する）
が供給され、出力データは前記ディジタルフィルタ６に
送出される。第１図において、入力データは加算器１１
の一方の入力側に供給され、前記加算器１１からの出力
データは符号照合器１２の一方の入力側と遅延器１３の
入力側に供給され、前記遅延器１３の出力データは前記
符号照合器１２の他方の入力側に供給され、前記符号照
合器１２の出力はバランス補正器１４に送出されている
。また、前記バランス補正器１４からは、第１の補正メ
モリＸと第２の補正メモリＹによって構成される補正メ
モリブロック１５に対して、補正量の更新のための指令
信号が送出され、前記補正メモリブロック１５からの補
正データは区間切換器１６を介して前記加算器１１の他
方の入力側に供給されている。

以上のように構成されたディジタルリップルフィルタに
ついて、第１図のブロック構成図および第２図の動作フ
ローチャート、ならびに第６図の信号波形図をもとにそ
の動作を説明する。

まず、第２図は、第１図のディジタルリップルフィルタ
のサンプリングクロック（図示されていないが、ここで
は第６図Ｃの信号がサンプリングクロックとなる）が到
来するごとに繰り返される処理を示した動作フローチャ
ートであり、まず、ブランチ５１においてＸ区間である
かＸ区間であるかの判別を行なう、なお、Ｘ区間とＸ区
間の区別は説明の便宜上つけたものであって、必ずしも
インターバルの短い方がＸ区間である必要はない。

したがって、第６図（Ｃ）の信号をトグルフリップフロ
ップなどに印加しておいて、その出力が“０°であるか
あるいは“１゛であるかを調べることによって区間の識
別ができる。

ブランチ５１における判別結果が「イエス」であれば、
処理ブロック５２において、入力データに補正メモリブ
ロック１５に記憶されているＸ区間の補正量を加え、そ
の結果を出力データとして出力するとともに、符号照合
器１２および遅延器１３に送出したうえでブランチ５３
に処理を移す。

なお、補正メモリブロック１５からＸ区間の補正量の取
りだしは区間切換器１６によって行なわれる。

ブランチ５３では遅延器１３に保持されている前回の出
力データ、すなわちＸ区間の出力データの符号と今回の
出力データの符号を照合し、両者が一敗していれば以後
の処理を実行せずに終了するが、一致していなければブ
ランチ５４に処理を移す、具体的には、符号照合器１２
において両データの最上位ビットの排他的論理和演算を
行なうことにより、符号の一致、不一致を調べることが
できる。

ブランチ５４では、今回の出力データがプラスの値であ
るかマイナスの値であるかを判別し、前者であれば処理
ブロック５５に処理を移し、後者であれば処理ブロック
５６に処理を移す。

処理ブロック５５では、バランス補正器１４によって、
補正メモリブロック１５に記憶されているＸ区間の補正
量を増加させ、Ｘ区間の補正量を同じ量だけ減少させる
。すなわち、Ｘ区間の補正量とＸ区間の補正量を加え合
わせれば常に零になるようにバランスを保つ、これによ
って、各区間に対応した基準値の補正を行なっても、出
力データの平均値は入力データの平均値に等しく、フィ
ルタによって誤差が発生することはない、また、処理ブ
ロック５６ではＸ区間の補正量を減少させ、Ｘ区間の補
正量を同じ量だけ増加させる。処理ブロック５５あるい
は処理ブロック５６においてＸ区間、Ｘ区間の補正量を
変更した後に、処理ブロック５７では、出力データも変
更する。この操作は、省略したとしても各区間の補正量
が変更されているので、次回からは区間変動の少ない出
力データが得られるが、第１図のフィルタを第３図の装
置に用いる場合には、サーボ系としての応答を考慮して
少しでも早く結果を反映させたほうが好ましい。

さて、ブランチ５１における判別結果が「ノー」であれ
ば処理ブロック５８に処理を移すが、ここでは処理ブロ
ック５２と殆ど同じ処理を行なう、すなわち、処理ブロ
ック５２では入力データとＸ区間の補正量を用いて出力
データを算出しているが、処理ブロック５８では入力デ
ータとＸ区間の補正量を用いて出力データを算出してい
る。

また、処理ブロック５８に続くブランチ５９およびブラ
ンチ６０ではブランチ５３およびブランチ５４と同様の
判別を行なっている。

このように、第１図に示したディジタルリップルフィル
タは、入力データに区間ごとのアンバランスが存在して
いても、各区間に適応した補正量を逐次学習によって求
めることができるので、最終的には出力データの区間ア
ンバランスは殆どなくなり、量子化誤差に基づく自然振
動成分のみとなる。また、処理ブロック５５あるいは処
理ブロック５６において、区間補正量をどれだけ増減さ
せるかによって学習ゲインが決定される。この学習ゲイ
ンを高く設定しすぎるとフィルタが不安定となり、反対
に低いと学習が完了するまでに多くの時間を要する。処
理ブロック５５あるいは処理ブロック５６において、誤
差の大きさに応じた補正を行なうようにすれば、学習ゲ
インそのものも誤差の収束に向かって低下していくこと
になり、系の安定性からも好ましい。具体的には各区間
の出力偏差値（第１図のフィルタでは符号付データを扱
っているので、出力データの値そのものが出力偏差値と
なる）に１よりも小さい係数（学習係数）を乗じた値を
区間補正値から増減させればよい。

ところで、第１図に示したディジタルリップルフィルタ
では、入力データの区間アンバランスを補正する能力、
すなわちリップルを吸収する能力を有しているが、第１
図のブロック図あるいは以上の動作説明からも明らかな
ように、出力デ、−タのリップルが許容値以内になれば
バランス補正器１４を動作させないように設定しておけ
ば、最終的には、入力データに固定された補正値が加算
されて出力されるだけとなり、フィルタ部分での位相遅
れは、加算に要する演算時間を除いて皆無となる。

つぎに、第３図は本発明の別の実施例を示したもので、
符号なしの入力データを扱うように構成されている。第
３図に示したディジタルリップルフィルタでは、遅延器
２０と遅延器２１から出力される前回と前々回の出力デ
ータを加算器２２゜右シフタ２３によって加算平均し、
補数器２４によって２の補数演算を行ない、さらに、加
算器２５によって出力データを加え合わせる。その結果
、前記加算器２５からは前回と前々回の出力データから
求めた平均値に対する、今回の出力データの符号付の偏
差値が得られる。加算器１１．符号照合器１２．遅延器
１３．バランス補正器１４゜補正メモリブロック１５９
区間切換器１６については第１図のフィルタと同様の動
作を行なう。第３図のフィルタでは、遅延器２０，２１
．加算器２２．２５．右シフタ２３．補数器２４が符号
なしの出力データから過去の平均値と今回の偏差値を求
めるために追加されている。なお、補正メモリブロック
１５には符号付の整数データが記憶される。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のディジタルリ
ップルフィルタは、サンプリング区間に対応した複数の
補正メモリ（補正メモリＸおよび補正メモリＹ）と、入
力データと前記補正メモリのデータを加算して出力デー
タを送出する加算器１１と、出力データの符号と１サン
プリング周期以前の出力データの符号とを照合する符号
照合器１２と、前記符号照合器からの不一致出力によっ
て前記補正メモリの内容を更新するバランス補正器１４
を備えているので、十分なリップル吸収特性を有しなが
ら、定常時における位相遅れが皆無なディジタルフィル
タが得られ、大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すサーボ装置のブロック
ダイアグラム、第２図は第１図の装置の動作を説明する
フローチャート、第３図は本発明の別の実施例を示すブ
ロックダイアグラム、第４図は本発明が適用できる装置
を示すブロックダイアグラム、第５図および第６図は第
４図の主要部の信号波形図である。 １１・・・・・・加算器、１３・・・・・・符号照合器
、１４・・・・・・バランス補正器、１５・・・・・・
補正メモリブロック。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サンプリング区間に対応した複数の補正メモリと、入力
   データと前記補正メモリのデータを加算して出力データ
   を送出する加算器と、前記出力データの符号と１サンプ
   リング周期以前の出力データの符号とを照合する符号照
   合器と、前記符号照合器からの不一致出力によって前記
   補正メモリの内容を更新するバランス補正器とを具備し
   てなるディジタルリップルフィルタ。