JPH01241912A - Ｉｉｒ形ディジタルフィルタの安定化回路 - 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ＩＩＲ形ディジタルフィルタの安定化回路に係
り、１１ＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）などのヘ
ッド信号から得られたり一−ボ信号などを通過させるＩ
ＩＲ形ディジタルフィルタの安定化回路に関する。

従来の技術 一般にパルス符号変調（ＰＣＭ）信号などの離散的ディ
ジタル信号系列を記録、再生するシステムなどにおいて
は、離散的ディジタル信号系列のレベルや周波数特性を
変更するために、ディジタルフィルタなどで構成された
レベル減衰器や減衰等化器が用いられ、このディジタル
フィルタはディジタル信号を処理するのに重要な役割を
果している。このディジタルフィルタはインパルス応答
が無限に続く無限インパルスレスポンス（ＩＩＲ）形デ
ィジタルフィルタと、インパルス応答が有限時間の有限
インパルスレスポンス（ＦＩＲ）形ディジタルフィルタ
とに大別される。ＦＩＲ形ディジタルフィルタはフィー
ドバックがないので安定で、また直線位相のものを実現
できる反面、フィルタ構成の次数が大幅に増加する欠点
を有し、他方、ＩＩＲ形ディジタルフィルタは位相特性
の直線化の保証は何ら与えられていないが、フィルタ構
成の次数がＦＩＲ形ディジタルフィルタに比し一桁程度
低減でき、回路規模を縮小できるとともにコスト的に有
利である。

ＩＩＲ形ディジタルフィルタの特性は入力系列を（×　
）、出力系列を（ｙｏ）として次の差分方程式で表わさ
れる。

ここでａつ、ｂ、は実数の係数である。（１）式におい
て第２項はある時刻の出力系列が次の時刻の出力系列に
も影響を及ぼすことを示しており、巡回項と呼ばれる。

第５図はディスク再生装請等においてディスクを駆動す
るモータの回転制御に応用されるディジタルサーボ系の
ブロック図を示す。起動信号によってモータの回転が起
動されるとともに端子１からはモータの回転数を示す設
定電圧が供給され、加算器２ではこの設定電圧と反転さ
れ７ｊ帰還電圧との加算（結果的に設定電圧と帰還電圧
との減算どなる）によって誤差電圧を出力する。この誤
差電圧は増幅器３によって増幅された後モータ４に供給
されモータ４の回転を加速又は減速するよう制御する。

またこのモータ４は端子５より供給さる起動信号によっ
て起動され又は停止される。

モータ４の回転速度は回転速度検出器（第５図ではモー
タ４に含まれる）によって検出され、この出力は積分器
６を介してＡ／Ｄ変換器７によってディジタル信号とさ
れる。このディジタル信号はＩＩＲ形ディジタルフィル
タ（以下ディジタルフィルタ又はＤＦと略す）８によっ
て所定の周波数特性を付与された後回転電圧検出器９に
おいてモータ４の回転に対応した電圧とされ、これは帰
還電圧として加算器２に供給される。このように構成さ
れたザーボ回路によってモータ４の回転は高い精度で制
御することが可能となる。

またこのディジタルサーボ系をディスク再生装置のヘッ
ドの位置決めにも適用することができ、その場合には第
４図のモータ４はヘッド駆動用のモータとなり、回転電
圧検出器９はトラッキング位置検出器となる。このよう
な構成にすることによりヘッドのディスク上における位
置を正確に制御することが可能となる。

発明が解決しようとする課題 第５図に示すディジタルフィルタ８の動作は入力信号が
定常状態（入力信号が急激な変化をしない状態）では安
定しているが、モータの回転速度検出信号やヘッドのト
ラッキング位置信号等を処理する場合のスタート、スト
ップ時には第３図に信号ａで示すように入力信号が急激
に変化する。

したがって（１）式において初期状態として巡回項（第
２項）が零に近い場合に人力信号が急激に変化するとデ
ィジタルフィルタ８は正帰還の状態となって極めて不安
定となり発振を起こしたり又は回路が動作しなくなった
りする。

このような状態になるとモータ回転制御やヘッドのトラ
ッキング位置制御が狂うことによりヘッドの飛びや暴走
が発生するという危険が生じ、ヘッド等の破損の原因と
もなる。またこのように−度発振現象を起こすと元にも
どらなくなってしまうという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、スタート時
、ストップ時又は外乱によってサーボ系に不安定な信号
が入来した場合であっても安定に動作するＩＩＲ形デイ
ジタルノイルタの安定化回路を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 第１図は本発明の原理ブロック図を示ず。

同図において、１０は信号検出回路であり、ＩＩＲ形デ
ィジタルフィルタ８に供給される入力信号の変化を検出
する。この入力信号の変化の検出はＩＩＲ形ディジタル
フィルタ８の入力信号から直接行う必要は必ずしもなく
、例えばＩＩＲ形ディジタルフィルタが用いられるディ
スク再生装置のモータ或いはヘッド位置制御装置のディ
ジタルザーボ回路に本発明が適用される場合には、モー
タ又はヘッド位置制御装置への起動信号からＩＩＲ形デ
ィジタルフィルタ８の入力信号の変化を検出することも
できる。

１１は係数制御回路であり、信号検出手段１０よりの信
号にもとづいてＩＩＲ形ディジタルフィルタ８の特性を
決定する差分方程式（（１）式の係数ａｌｌ、ｂｖ等）
を任意に制御するものである。

作用 信号検出回路により、ＩＩＲ形ディジタルフィルタの人
力信号が急激に大きくなる等の変化が検出された場合に
は、係数制御回路はＩＩＲ形ディジタルフィルタの利得
特性を決める係数をＩ　Ｉ　Ｒ形ディジタルフィルタの
利得が零又は非常に小なる値となるように第２の係数を
選択する。以後、係数制御回路は上記係数を徐々に変更
することにより利得特性を変化させ、ＩＩＲ形ディジタ
ルフィルタが安定に動作する入力信号が入来するように
なった後はＩＩＲ形ディジタルフィルタの利得を通常動
作を行う場合の利得となるように第１の係数を選択する
。

これによって入力信号が急激に変化した場合であっても
、この信号は出力側にそのまま現われることはなく、従
って発振などの異常動作を引き起こすことはない。

実施例 第２図は本発明の一実施例のブロック系統図を示す。同
図において第５図と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。

同図において信号検出回路１０はモータ（又はヘッド、
以下同様）４に供給される起動信号を検出し、この信号
検出回路の出力は係数制御回路１１に供給されてディジ
タルフィルタ８の特性を変化させる。

ディジタル８の特性は一般的には（１）式で表わされる
が本実施例では具体的に ’／　ｇ　”’　ａ（）　Ｘ　ｎ　十ａ　Ｉ　Ｘ　ｎ−
１＋ａ２　Ｘ　ｎ−２十ａ３　Ｘｎ−３−ｂｌ　ｙｎ−
１−ｂ２　ｙｎ−２−ｂ３ｙｎ−３（２） という式で表わされる特性を有するディジタルフィルタ
を用いている。この０式゛の係数ａｏ、ａ１　。

ａ　　、　ａ　　、　ｂ　　、　ｂ２　、　ｂ３　、　
ニｃＪ：’）Ｔコ（７）７イジタルフィルタ８の利得特
性が決定されることになる。

２式において係数ａＯを変化させるということはディジ
タルフィルタ８の入力信号の減衰量を変化させることに
対応し、したがってこの係数ａ。

を適当に変化させることによって希望する減衰量を得る
ことができる。

第３図はモータ４の起動時に２式の係数ａ。を変化させ
ることによりディジタルフィルタ７に供給されるディジ
タル信号の急激な変化を減衰させることによって、この
急激な変化によって生じるモータ４等の誤動作を防ぐ場
合のディジタルフィルタ８の特性、すなわち第３図にａ
で示すように起動時又は外乱の発生時に急激に変化する
信号（実際にはディジタル信号であるが理解を容易にす
るために連続波形として示す）がディジタルフィルタ８
に入来した場合にディジタルフィルタ８に対して同図に
破線すで示すような減衰特性を持たせることによる。こ
の減衰特性は例えば■おいて、入力信号Ｘ。に ｘ　　＝Ａ（ｔ）・ｘｏ、　　　　　　　　　　Ｇ）と
いう式を代入し、この関数Ａ（ｔ）を係数制御回路によ
って時間的に変化させることによって得られる。ここで
Ａ（ｔ）は時間とともに変化する増加関数であり、その
最大値は１である。

第４図はディジタルフィルタ８が特定の周波数の信号を
トラップするトラップフィルタである場合の利得特性の
変化を示している。すなわち第５図の回路が安定した動
作状態にある場合にはディジタルフィルタ８は第４図に
■で示すトラップ特性を有している。しかしモータ４の
起動時及び外乱発生時にディジタルフィルタ８の入力信
号が急激に変化する場合には、第３図の場合と同様に信
号検出回路１０がディジタルフィルタ８の入力信号の変
化を検知して係数制御回路１１に供給し、係数制御回路
１１はディジタルフィルタ８のトラップ特性を順次変化
させる。

これは０式の係数の組を順次変化させることによって行
う。即ち、第４図において■で示すトラップ特性を有す
る実数係数の組を ■’　”’１０’　ａ１１’　”１２’　”１３−　ｂ
１１＝　ｂ１２−ｂ１３）と表わされる場合にこれを ■’　”’２０”　２１・ａ２２’　８２３＝　ｂ２１
＝　ｂ２２・ｂ２３） ■’　（ａ６０−　ａ６１’　ａ６２−　”６３＝　ｂ
６１＝　ｂ６２＝ｂ６３） というように順次変化させることにより第４図の対応す
るトラップ特性を得る。

ただし、この場合に係数の変更動作に伴ってディジタル
フィルタ８の安定性を確保するために入力ディジタル信
号に対して少なくとも５〜１ｏサンプル程度は同じ特性
の係数のままで信号を通過するように制御する必要があ
る。

以上より理解されるように最初の例として示した係数ａ
□のみを変化させることはａ。〜ｂ３までを変化させる
場合の特別な場合に該当する。

以上の第３図及び第４図に示すようにディジタルフィル
タ８の特性を入力信号に応じて徐々に変化させることに
より、ディジタルフィルタ８に供給される入力信号が急
激に変化する場合にもその出力にはこの急激な変化はあ
られれずなめらかに変化し、ディジタルフィルタ８の異
常な動作を生じることはない。

発明の効果 上述の如く、本発明によれば、ＩＩＲ形ディジタルフィ
ルタの入力信号が急激に変化した場合であってもＩＩＲ
形ディジタルフィルタが安定して動作するため、例えば
本発明をディスク再生装置等のディジタルサーボ系に適
用した場合にモータの始動時、ヘッドの移動時などにも
安定したサーボがかかり、モータの回転異常、ヘッドの
飛びなどの問題は発生せず、また外乱によってサーボル
ープ内に異常信号が現れても安定したナーボのル一プ利
得が得られ、動作も安定であるという特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図は本発明の一
実施例のブロック系統図、第３図はＩＩＲ形ディジタル
フィルタの入力信号が急激に変化する場合の入力段の減
衰特性図、第４図はＩＩＲ形ディジタルフィルタがトラ
ップフィルタとして用いられた場合のトラップ特性の変
化の様子を示す図、第５図はディスク再生装置において
ディスクを駆動するモータの回転制御に応用されるディ
ジタルサーボ系のブロック図である。 ２・・・加算器、３・・・増幅器、４・・・モータ、６
・・・積分器、７・・・Ａ／Ｄ変換器、８・・・ＩＩＲ
形ディジタルフィルタ、９・・・回転電圧検出回路、１
０・・・信号検出回路、１１・・・係数制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 時間軸上で離散的な入力及び出力の信号系列に対して動
   作時には第１の係数を有する差分方程式で表わされるＩ
   ＩＲ形ディジタルフィルタと、該ＩＩＲ形ディジタルフ
   ィルタに供給される入力信号の変化を検出する信号検出
   手段と、 該信号検出手段よりの出力によって該差分方程式の係数
   を任意に制御する係数制御回路とよりなり、 該信号検出手段によって該ＩＩＲ形ディジタルフィルタ
   の動作が不安定となるような入力信号の変化が検出され
   たときは、該係数制御回路は該差分方程式の係数を該Ｉ
   ＩＲ形ディジタルフィルタの利得が零又は極めて小とな
   るような第２の係数に変更制御し、入力ディジタル信号
   が安定化するに従って該係数を順次変更し、該ＩＩＲ形
   ディジタルフィルタが安定に動作する入力信号が入力さ
   れるようになった後は該第１の係数に変更制御するよう
   構成したことを特徴とするＩＩＲ形ディジタルフィルタ
   の安定化回路。