JPH0315286A - サーボ回路 - 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】 概　　要 ＤＡＴ装置の回転ドラムの制呻を行うサーボ回路におい
て、回転状態を表す信号について設定される検波レンジ
内では前記信号に対応した制御信号が出力され、検波レ
ンジ外では固定レベルの制御信号が出力される。この場
き、検波レンジ外では伝達関数が小さくなり、制御目標
に到達するまでの引込み時間が長くなる。本発明では、
差信号は駆動負荷の動作状態に関して複数の範囲に区分
され、前記差信号がいずれの区分に属するかに対応して
、サーボ制御信号に予め定める特定レベル信号が印加ま
たは非印加のいずれかに制１卸する．これにより定常時
におけるサーボ制御の精度を低下することなく、過渡状
態において前記引込み時間を格殴に短縮することができ
る． 産業上の利用分野 本発明は、たとえば磁気テープによるデジタルデータ記
録／再生装ｉ１　（ＤＡＴ）にむける回転ドラムサーボ
回路などとして好適に実施されるサーボ回路に関する． 従来の技術 前記回転ドラムサーボなどに用いられるサーボ回路は、
大略的に、回転ドラムの駆勤モータなど被制御系から回
転数に対応した周波数を有する信号として導出される速
度信号や回転位相信号を基準信号と比較して、それらの
偏差に対応するレベルの偏差信号を出力する比較回路と
、該比較回路からの渭差信号に基づいて該偏差を低減す
るように被制御系へサーボ制御信号を導出する制御回路
などとから構成される．このようなサーボ回路は速度制
御および位相制御にそれぞれ用いられる。

たとえば位相制御の上記比較回路からは、第５［Ｊで示
されるようにたとえば入力される位相信号と基準位相信
号との偏差である位相差ｅに対応して、０〜ＶＯ　（Ｖ
）（ＶＯはたとえば５Ｖ）範囲で位相誤差電圧Ｅが導出
される． この第５（２Ｉにおいて、参照符Ｗで示される範囲は、
位相差ｅに対応して位相誤差電圧Ｅが線形に変化し、検
波レンジと称される．デジタル化したサーボ回路では、
量子化精度が同一であると、検波レンジＷが狭いほど量
子化誤差が小さくなり、高精度なサーボ制御を行うこと
ができる．そのため検波レンジＷの狭い比較回路が多い
．発明が解決しようとする課題 上述のように検波レンジＷが狭くなるほど高精度なサー
ボ制御を行うことができる反面、起動時などのように位
相差ｅが検波レンジＷ外であるときには、第５図で示さ
れるように、位相差ｅに対して導出される位相誤差電圧
Ｅが固定値となってしまう．検波レンジＷから外れた状
態では、Ｅ／ｅで表される上記比較器などの清差検出系
の伝達関数は、誤差ｅが増加しても分子Ｅが一定である
ため、小さくなってしまう．そのため制御目標値に到達
するまでの引込時間が長くなるという課題がある． 本発明の目的は、サーボ制御の精度を低下することなく
、制御目標動作状態に到達するまでの時間を短縮するこ
とができるサーボ回路を提供することである． 課題を解決するための手段 本発明は、動作状態がサーボ制御信号によって制御され
る駆動負荷の動作状態を検出し、この動作状態を表す動
作信号を出力する検出手段と、検出手段からの動作信号
を駆動負荷の目ほ動作状態に関連する基準動作信号と比
較し、それらの偏差に対応したレベルの偏差信号を出力
する比較手段と、 前記偏差信号に関して駆動負荷の動作状態を区分する予
め定められる少なくとも１つの基準レベルが設定され、
偏差信号レベルと該基準レベルとを比較し、その比較結
果に対応して変化する制御信号を出力する制御手段と、 前記動作信号に基づいてサーボ制御信号を発生するサー
ボ制御信号発生手段と、 前記制御信号に対応して、予め定める特定レベル信号を
サーボ制御信号に印加または非印加のいずれかとする切
換手段とを含むことを特徴とするサーボ回路である． 作　　用 本発明に従えば、検出手段から導出される動作信号は比
較手段で基準動作信号と比較され、該比較手段からは両
者の渭差に対応したレベルの偏差信号が制御手段に導出
される．ｉＩ１１御手段では、比較手段からの偏差信号
レベルと、駆動負荷の目標動作状態に関連する予め定め
られる少なくとも１つの基準レベルとが比較され、その
比較結果に対応して変化する制御信号が導出される．こ
の制御信号はサーボ制御信号発生手段に与えられ、また
切換手段に与えられる．切換手段は、制Ｉｎ信号に対応
して、予め定める特定レベル信号をサーボ制御信号に印
加または非印加のいずれかとする．前記制御手段の基準
レベルは、駆動負荷の動作状態を区分するために少なく
ともｌつが設けられる．したがってたとえば比較手段の
偏差信号レベルが該基準レベルより大きいときに、前記
サーボ制陣信号に特定レベル信号が印加されるように構
成することによって、起動時などではより高いトルクを
発生するサーボ制御信５が導出されることとなる．こう
して、定常時におけるサーボ精度を低下することなく、
起動時などの過渡状態においては目標動作状態に到達す
るまでの時間を短縮することができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の速度サーボ回路１０の楕成
を示すブロック図であり、第２図は本発明の他の実施例
の位相サーボ回路１のＩ戒を示すブロック図であり、第
３図はこれらの速度サーボ［１８１０および位相サーボ
回路１が用いられるたとえばデジタルオーディオテープ
レコーダ（ＤＡＴ〉の回転へッドサーボ装Ｗ２の構成を
示す系統図である．これらの図面を併せて９照して、本
実８ｉ！例について説明する．上記位相サーボ回路１才
３よび速度サーボ回路１０が用いられる回転へッドサー
ボ装置２にむいて、磁気ヘッド４．５は回転体３の一直
径線上に配置され、この回転体３は軸６を介して駆動負
荷であるモータ７の出力軸に接続されて！３つ、こうし
て磁気ヘッド４．５はモータ７によって回転駆動される
． また軸６には一直径線上にＮ極およびＳ極が着磁された
磁石１１が固定されており、この磁石ｌ１の近傍におい
て固定位置には検出手段である磁気検出素子１２が設け
られる．したがって軸６が回転されることによって、こ
の磁気検出素子１２からは動作信号であるパルス状の位
相信号が導出され、位相サーボ回路１に与えられる．位
相サーボ回路１には、回転へッドサーボ装置２が用いら
れるデジタルオーディオテーブレコーダの水晶発振器１
４からのクロック信号を分周器１５で分周したクロツク
信号が基準泣相信号として入力される．また前記軸６に
は、周方向にＳ優れよびＮ極が交互に多数着磁された磁
石１６が設けられ、その近傍には検出手段である磁気検
出素子１７が配置される．磁気検出素子１７からは速度
サーボに関する動作信号であるパルス状の速度信号が、
速度サーボ回路１０に入力され、後述するような速度サ
ーボ制御信号が出力される． 位相サーボ回路１は、上記位相信号と基準位相信号とに
基づいて位相サーボ制御信号を作成し、前述した速度サ
ーボ制御信号と加算回路１８で加算され、駆動回路８を
介してモータ７に与えられる．このようにして、磁気検
出素子１２．１７からサーボ回路ｌ，１０を介してモー
タ７に至るサーボルーブが形成される． 本実施例の回転へッドサーボ装置２は、まず速度サーボ
回路１０でモータ７の回転状態を制御し、さらに高精度
の回転制御を位相サーボ回ｌ？８１で行おうとするもの
である．速度サーボ回路１０には磁気検出素子１７から
のパルス状の速度信号が入力され、その周期に比例した
デューテイ比のパルスを出力するパルス幅変調回路（以
下、ＰＷＭ回路と略す）３１と、その出力パルスを平滑
化する抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ２とを含む積分回路３
２と、積分回路３２からの平滑化された電圧が反転入力
端子に入力され、非反転入力端子には基準電圧＋■が抵
抗Ｒ１　６　，　Ｒ　１　７で分圧された基準電圧が入
力されてこれらを比較する比較器３３と、前記積分回路
３２の出力を、予め定める利ｆＧｇｌで増幅する演算増
幅器３４と、増幅器３４の出力と基準電圧＋■１との間
に配列される抵抗Ｒ１３，Ｒ１４と開閉スイッチ３６と
を含んで構成される．また、速度検出回路３１は速度信
号が入力され、カウンタ３７と、ラッチ回路３９と、パ
ルス発生回路３つとから構戒される。磁気検出素子１７
から導出されるパルス状のモータの速度信号は、カウン
タ３７にリセーット信号として入力される。カウンタ３
７には前記速度信号よりも充分短い周期のクロック信号
が入力されており、このカウンタ３７は前記速度信号が
入力されるまでクロック信号のパルス数をカウントし、
そのカウント結果をラッチ回＆８　３　８に導出する．
ラッチ回１！ｉ　３　８は、前記速度信号が入力される
たび毎にカウンタ３７のリセット前のカウント結果を更
新して保持する．ラッチ回路３８からの出力はパルス発
生回路３９に与えられており、このパルス発生回路３つ
がらは、ラッチ回路３８で保持されているカウンタ３７
のカウント結果に基づいたデューテイ比のパルス信号が
積分回路３２へ出力される． 開閉スイッチ３６は、ｔ＆述するように積分回路３２の
出力レベルが比較器３３の非反転入力レベルより大きい
ときに導通状態であり、逆の場合には遮断状態であるよ
うに制御される．このとき、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４は開閉
スイッチ３６が導通状態のとき、サーボ制御信号のレベ
ルを増大し、高いトルクを発生するように選ばれる。

速度サーボ匣路１０は、第４図の動作特性を示すグラフ
の速度誤差電圧Ｅの最大値Ｅｍに対応する積分回路３２
出力のレベルを、前記抵抗Ｒ１６，Ｒ１７による基準電
圧＋■Ｏの分圧電圧に選ぶ．すなわち速度信号周波数１
が検波レンジＷｌ内にあるときには、比較器３３の出力
はたとえばハイレベルであり、このとき開閉スイッチ３
６は遮断状態に制御され、利得ｇ１で増幅されたサーボ
制御信号が出力される．速度信号周波数ｆが前記検波レ
ンジＷ１からはずれたとき、すなわち、たとえばモータ
７の起動時などでは比較器３３の出力はたとえばローレ
ベルとなり、開閉スイッチ３６を導通状態とし、サーボ
制御信号のレベルを、より高いトルクを発生しうるよう
シフトする．これにより、起動時などでは、モータ７の
回転数を急速に増大することができ、速度信号周波数ｆ
が検波レンジＷ１内に入れば、モータ７の回転状態を高
精度に制御できることになる．泣相サーボ回路１は、比
較手段である位相比較回路２１と、その出力を平滑化す
る積分回路２２と、積分回路２２の出力を予め定められ
るゲインで増幅する演算増幅器１つと抵抗Ｒ２とを含む
増幅器２０と、制御手段であるウインドウコンバレータ
２３と、ウインドウコンバレータ２３の出力で後述のよ
うに開閉制御される開閉スイッチ２４と、増幅器２０の
出力端を前記開閉スイッチ２４を介して基準電圧＋■０
／２に接続する抵抗Ｒ６とを含んで構成される。

開閉スイッチ２４と抵抗Ｒ６と増幅器２０とを含んで、
切換手段が楕戒される。位相比較回路２１は、前記分周
器１５からの基準位相信号と、磁気検出素子１２によっ
て検出される位相信号との位相差ｅに対応してパルス幅
変調されるパルス信号を導出する．このパルス信号のデ
ューテイ比は、位相差ｅがＯのときに５０χとなるよう
に選ばれ、また基準位相信号に対して位相信号が遅れる
ほど大きくなるように選ばれる。

このパルス信号は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とから成
る積分回路２２で積分されて、第５図および第６図（１
）で示される位相差ｅに対する位相誤差電圧Ｅが導出さ
れ、ウインドウコンバレータ２３に与えられる． ウインドウコンパレータ２３は、抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５
と、比較器２５．２６と、．ＡＮＤゲート２７とを含ん
で構成される．前記積分回路２２からの出力は、比較器
２５の反転入力端子に入力されるとともに、比較器２６
の非反転入力端子に入力される． 抵抗Ｒ３〜Ｒ５は直列に接続されて、ハイレベルの電源
＋■Ｏと接地レベルとの間に介在されており、抵抗Ｒ３
，Ｒ４の接続点２８は比較器２５の非反転入力端子に接
続され、抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点２つは比較器２６の反
転入力端子に接続される。こうして比較器２５の非反転
入力端子には、ＶＯ　（Ｒ４　＋４５　）　／　（Ｒ３
−１−Ｒ４　＋Ｒ５　）の電圧が印加され、また比較器
２６の反転入力端子には、ＶＯ・Ｒ５／（Ｒ３＋Ｒ，４
＋Ｒ５）の電圧が印加される． 本実施例では、電圧ＶＯをたとえば５（Ｖ〉とし、抵抗
Ｒ３〜Ｒ５の抵抗値をそれぞれｒ３〜ｒ５とするとき、
２・ｒ３−２・ｒ　５＝ｒ４となるように選ぶ．したが
って比＄１１３２５の非反転入力端子には電圧Ｖｌ（た
とえば３．７５　（Ｖ））が印加され、比較器２６の反
転入力端子には電圧■３（たとえば１．２５　（Ｖ））
が印加される．比較器２５は、第６図（２）で示される
ように、反転入力端子からの入力電圧が非反転入力端子
からの入力電圧以下であるときには、ハイレベルの出力
を導出し、反転入力端子からの入力電圧が非反転入力端
子からの入力電圧を超えているときには、ローレベルの
出力を導出する。また比較器２６は、第６図（３〉で示
されるように、非反転入力端子からの入力電圧が反転入
力端子からの入力電圧以上であるときにはハイレベルの
出力を導出し、非反転入力端子からの入力電圧が反転入
力端子からの入力電圧未満であるときには、ローレベル
の出力を導出する。

比較器２５．２６は、電源＋ＶＯ＝５　（Ｖ）によって
電力汀勢されており、したがって該比較器２５．２６か
らの出力が前記ハイレベルであるときには５（■）の出
力が導出され、ローレベルであるときにはＯ　（Ｖ）の
出力が導出される．比較器２５．２６の出力はＡＮＤゲ
ート２７に与えられており、このＡＮＤゲート２７は第
６図（４）で示されるように、比較器２５．２６からの
出力が共にハイレベルであるときには、前記開閉スイッ
チ２４は接点２４ａに接続され、また比較器２５．２６
の少なくともいずれか一方の出力がローレベルであると
きには、ｒＭ閉スイッチ２４は接点２４ｂに接続される
制御信号を導出する．したがって積分回路２２から、こ
のウインドウコンパレータ２３へ入力される電圧がＶ３
〜Ｖ１の範囲内であるときには、開閉スイッチ２４は接
点２４ａに接続され、前記範囲外であるときには接点２
４ｂに接続される． 開閉スイッチ２４の接点２４ａには固定電圧ＶＯ／２が
与えられ、接点２４ｂには比較器２６の出力が与えられ
る．したがって接続点４３からは位相差ｅが検波レンジ
Ｗ２の内外である場合に対応して、第６図（６）で示さ
れる位相サーボ制御信号が導出される． このようにして、第６図（１〉で示されるように、位相
誤差電圧ＥがＶ３〜■１であって、ウインドウコンバレ
ータ２３のＡＮＤゲート２７からハイレベルの出力が導
出される検波レンジＷ２内では、開閉スイッチ２４は接
点２４ａに接続され、増幅器２０からは利ｆ！｝　ｇ　
４で■○／２＝Ｖ２　（たとえば＞２．５（Ｖ））を中
心に、圧縮された第６図（５〉の直線と平行で電圧Ｖ１
〜■３内で変ｆヒする出力が位相サーボ制御信号として
導出される． また検波レンジＷ２外の頗域ではＡＮＤゲート２７から
の出力はローレベルとなって、開閉スイツチ２４は接点
２４ｂに接，続され、磁気検出素子１２からの位相信号
が基準位相信号より検波レンジＷ２を超えて進んでいた
り、または遅れていたりする場きには、第６１１Ｕ（６
）に示されるように第６図く５〉より大きな出力の変化
が位相サーボ制Ｉ３ｌｌ信号として導出される． このようにして、第３図に示した回転へッドサーボ装置
２においては、速度サーボおよび位相サーボのいずれに
おいても、速度信号周波数および位相差ｅが検波レンジ
Ｗｌ，Ｗ２内にあるときには、比較的小さなレベルでそ
れぞれのサーボ制御を行い、検波レンシ゛Ｗ　１　，　
Ｗ２外にあるときには、前記レベルより大きなレベルで
それぞれのサーボ制御を行うようにした。これにより、
モータ７の起動時やモータ７の員荷の急変時などにおい
ても、モータ７の動作状態が検波レンジＷｌ，Ｗ２外で
ある状態から検波レンジＷｌ，Ｗ２内へ移行する引込時
間を格段に短縮することができる。

上記実施例におけるサーボ制御信号発生のための演算や
その演算に用いられる＆種構戒は、上記実施例に限るも
のではなく、その他どのような構成によって実施されて
もよい． 発明の効果 以上のように本発明に従えば、駆動負荷からの動作信号
と、Ｘ準動作信号との漏差に対応したレベルの偏差信号
を出力する制御手段において、偏差信号レベルと基準レ
ベルを比較する．この比較結果に対応して、渭差信号を
複数種類のレベルのいずれか１つに選択して変化し、サ
ーボ制御信号として出力するようにした。これにより定
常時におけるサーボ精度を低下することなく、起動時な
どにおける過渡状態では、目標動作状態に到達するまで
の時間を格段に短縮することができる．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の一実施例の速度サーボ回路ｌＯの構戒
例を示すブロック図、第２図は本発明の池の実施例の位
相サーボ回路１の構成例を示すブロック図、第３図は本
発明に従う回転へッドサーボ装置２の１戊例を示すブロ
ック図、第４図は速度サーボ回２８１０の動作状態を説
明するグラフ、第５図は位相サーボ回路１の動作状態を
説明するグラフ、第６図は回転へッドサーボ装置２の動
作状態を説明する波形図である． １・・・位相サーボ回路、２・・・回転へッドサーボ回
路、７・・・モータ、１０・・・速度サーボ回路、１３
，１５・・・分周器、．２１・・・位相比較回路、２３
・・・ウインドウコンパレータ、２４．３６・・・開閉
スイッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 動作状態がサーボ制御信号によつて制御される駆動負荷
   の動作状態を検出し、この動作状態を表す動作信号を出
   力する検出手段と、 検出手段からの動作信号を駆動負荷の目標動作状態に関
   連する基準動作信号と比較し、それらの偏差に対応した
   レベルの偏差信号を出力する比較手段と、 前記偏差信号に関して駆動負荷の動作状態を区分する予
   め定められる少なくとも１つの基準レベルが設定され、
   偏差信号レベルと該基準レベルとを比較し、その比較結
   果に対応して変化する制御信号を出力する制御手段と、 前記動作信号に基づいてサーボ制御信号を発生するサー
   ボ制御信号発生手段と、 前記制御信号に対応して、予め定める特定レベル信号を
   サーボ制御信号に印加または非印加のいずれかとする切
   換手段とを含むことを特徴とするサーボ回路。