JPH0315287A - 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′Ｍ御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１３１ｌ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
．この場合、検波レンジ外では伝達間数が小さくなり、
！ＩＩ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、前記信号に関して予め定める範囲内または
範囲外のいずれであるかを検出する手段を設け、範囲内
であるときには信号に対応して変化する第１切換用信号
を制御信号として出力し、範囲外であるときには前記第
１切換用信号の想定される最大値および最小値を超えた
レベルの第２切換用信号を制御信号として出力する．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段に短縮
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ｉ！！（ＤＡＴ）にお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、回転ドラムの駆動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
、該比較回路からの偏差信号に基づいて該傭差を低減す
るように被制御系へサーボ制御信号を導出するｒｔｉｌ
　ｍ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図で示される
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、Ｏ〜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図において、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の快い比較回路が多い．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偏差検出系
の伝達間数は、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駆動負荷の予め定める範囲の動
作状態に対応して変化する第１切換用信号を発生する第
１切換用信号発生手段と、駆動負荷の前記予め定める範
囲外の動作状態に対応する予め定めるレベルの第２切換
用信号を発生する第２切換用信号発生手段と、 前記制御信号に対応して第１切換用信号と第２切換用信
号とのいずれが一方を選択する信号選択手段とを含むこ
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
者の偏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．￥Ａ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Ｉ
’ｌ御信号は信号選択手段に与えられ、該信号選択手段
からは駆動負荷の動作状態が予め定める範囲内または該
範囲外である場きに対応して、第１切換用信号または第
２切換用信号のいずれか一方が選択されてサーボ制御信
号として前記駆動負荷に供給する． 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１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
り小さいときに、前記サーボ制御信号が大きなレベルで
得られるように構成できる．これにより起動時などの過
渡状態では、定常時よりも高レベルのサーボ制御信号が
導出されることとなる．こうして定常時におけるサーボ
制御の精度を低下することなく、前記過渡状態において
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． 実施例 第１図は本発明の一実施例の速度サーボ回路１０の構成
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の構成を示すブロック図であり、第
３図はこれらの速度サーボ回路１０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ブレ
コーダ（ＤＡＴ）の回転へッドサーボ装置２の構成を示
す系統図である．これらの図面を併せて参照して、本実
施例について説明する．上記位相サーボ回路１および速
度サーボ回路１０が用いられる回転へッドサーボ装置２
において、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おり、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プレコーダの水晶発振器１
４からのクロツク信号を分周器１５で分周したクロツク
信号が基準位相信号として入力される．また前記軸６に
は、周方向にＳｆ！および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戒し、前述した速度サ
ーボＭｍ　ｒｓ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１．１０を介して
モータ７に至るサーボループが形成される． 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路１で行おうとするものであ
る．速度サーボ回路１０の速度比較回路５２は、カウン
タ４８と、ラッチ回路４つと、パルス幅変換回路５０と
から楕成される。

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４８にリセット信号として入力され
る．カウンタ４８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４８は
前記速度信号が入力されるまでクロツク信号のパルス数
をカウントし、そのカウント結果をラッチ回路４９に導
出する。

ラッチ回路４９は、前記速度信号が入力されるたび晦に
カウンタ４８のカウント結果を更新して保持する．ラッ
チ回路４つからの出力はパルス幅変換回路５０に与えら
れており、このパルス幅変換回路５０からは、ラッチ回
路４つで保持されているカウンタ４８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５３に導
出される。

こうして速度比較回路５２から導出される前記パルス信
号は、速度信号の周期に比例したデューテイ比となるよ
うに設定される． 積分回路５３で直流電圧レベルに変換された信号は、比
較器５４の反転入力端子に入力される．この比較器５４
の非反転入力端子には、電圧ＶＯが、抵抗Ｒｌｌ，Ｒ１
２によって分圧されて入力される．比較器５４からの出
力は切換スイッチ５５に与えられており、積分回路５３
からの出力電圧が抵抗Ｒ　１　１　，　Ｒ　１　２から
の基準電圧を超えたときにはローレベルの出力を導出し
、切換スイッチ５５を一方の個別接点５５ａ側に切換え
る．この藺別接点５５ａにはハイレベルの電圧Ｖ１が与
えられており、また他方の個別接点５５ｂには前記積分
回路５３からの出力が与えられる．したがって切換スイ
ッチ５５の共通接点５５ｃからは、たとえば前記モータ
７の起動時など、入力される速度信号の周波数が第４図
に示すように予め定めた値Ｉ１より低いときには、前記
固定電圧Ｖ１がサーボ制御信号として導出され、モータ
７が起動して入力される速度信号の周波数が予め定めた
値ｆ１以上となって第４図示の検波レンジＷ１内に入っ
たときには、積分回路５３からの出力がサーボ制御信号
として切換えて導出される．位相サーボ回路１は、比較
手段である位相比較回路２１と、積分回路２２．２２ａ
と、制御手段であるウインドウコンパレータ２３と、切
換スイッチ２４と、抵抗Ｒ２とを含んで構成される．切
換スイッチ２４と抵抗Ｒ２とは、選択手段を構成する．
位相比較回路２１は、前記切換スイッチ１４を介して入
力される基準動作信号と、磁気検出素子１２によって検
出される動作信号との位相差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０のときに５０％となるように選
ばれ、また基準動作信号に対して動作信号が遅れるほど
大きくなるように選ばれる。このパルス信号は、抵抗Ｒ
１とコンデンサＣ１とから成る積分回路２２で積分され
て、前記第５図で示される位相差ｅに対する位相誤差電
圧Ｅが導出され、ウインドウコンパレータ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２
５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＋ＶＱと、接地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２９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、Ｖ○（Ｒ４＋Ｒ５）／　（Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ
５）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＋Ｒ４＋Ｒ５）の電圧が印加
される。本実施例では、電圧ｖＯを５（■）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・ｒ５＝ｒ４となるように選ばれる．した
がって比較器２５の非反転入力端子には電圧ｖ１（３．
７５　（ｖ））が印加され、比較器２６の反転入力端子
には電圧ｖ３（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、前記ハイレベルの電源＋ＶＯ
＝５　（Ｖ）によって電力付勢されており、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０（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、前記切換スイッチ２４を一方の個別
接点２４ａに導通し、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、切
換スイッチ２４を個別接点２４ｂに導通する制御信号を
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、切換スイッチ２４は個別接点２４
ａに導通され、前記範囲外であるときには切換スイッチ
２４は個別接点２４ｂに導通される． 積分回路２２ａは、積分回路２２と同様に抵抗Ｒ１とコ
ンデンサＣ１とによって構成されており、この積分回路
２２ａからの出力は、ライン３０を介して前記切換スイ
ッチ２４の個別接点２４ａに導出される．ライン３０に
はまた、前記抵抗Ｒ２を介してハイレベルの電圧＋ＶＯ
／２＝Ｖ２　（２．５．（Ｖ））が印加されている．し
たがって第６図（１）に示すようにＶＯ＝５　（Ｖ）　
、Ｅ＝０〜５（Ｖ）であるときには、個別接点２４ａに
は第６図（５）で示されるように、電圧ｖ３〜Ｖ１の出
力電圧が導出される． 切換スイッチ２４の個別接点２４ｂには、前記比較器２
６の出力が与えられており、したがって切換スイッチ２
４の共通接点２４ｃからは第６図（６）で示される出力
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、切換スイッチ２４は個
別接点２４ａに導通され、共通接点２４ｃには、ＶＯ／
２＝Ｖ２を中心に、Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）で圧縮された
電圧■３〜Ｖ１の出力がサーボ制御信号として導出され
る．したがって、高精度なサーボ制御を行うことができ
る． また検波レンジＷ２外の領域では、ＡＮＤゲート２７か
らの出力はローレベルとなって、切換スイッチ２４は個
別接点２４ｂに導通し、磁気検出素子１２からの動作信
号の位相が基準動作信号の位相より進んでいるときには
、０（Ｖ）の出力がサーボ制御信号として導出され、前
記磁気検出素子１２からの動作信号の位相が基準動作信
号の位相より遅れているときには、ＶＯ　（Ｖ）のサー
ボ制御信号が導出される。

このようにして前記検波レンジＷ１外であるときには、
検波レンジＷ１内であるときのサーボ制御信号の最大値
より大きいサーボ制御信号、または最小値よりも小さい
サーボ制御信号を導出するようにしたので、起動時など
の検波レンジＷ１外である状態から検波レンジＷｌ内へ
の引込時間を短縮することができる。

上記実施例におけるサーボ制御の発生のための演算やそ
の演算に用いられる各種構成は、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、検出手段からの動作信号
と基準動作信号との偏差に対応したレベルの偏差信号を
出力する比較手段からの偏差信号に関して、偏差信号レ
ベルと基準レベルとが制御手段において比較され、比較
結果に対応して変化する制御信号が出力される．この制
御信号は、信号選択手段に入力され駆動負荷の予め定め
る範囲の動作状態に対応して変化する第１切換用信号と
、駆動負荷の前記予め定める範囲外の動作状態に対応す
る予め定めるレベルの第２切換用信号とのいずれか一方
が選択される．このようにして前記予め定める範囲内に
おけるサーボ制御の精度を低下することなく、制帥目標
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
。

【図面の簡単な説明】

第１［２１は本発明の一実施例の速度サーボ回路ｌ○の
構成例を示すブロック図、第２図は本発明の他の実施例
の位相サーボ回路１のｔＲ戒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戒例を示
す系統図、第４図は速度サーボ回路１０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．

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駆動負荷の予め定める範囲の動
   作状態に対応して変化する第１切換用信号を発生する第
   １切換用信号発生手段と、 駆動負荷の前記予め定める範囲外の動作状態に対応する
   予め定めるレベルの第２切換用信号を発生する第２切換
   用信号発生手段と、 前記制御信号に対応して第１切換用信号と第２切換用信
   号とのいずれか一方を選択する信号選択手段とを含むこ
   とを特徴とするサーボ回路。