JPH03203068A - スピンドルサーボ回路 - Google Patents

スピンドルサーボ回路

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JPH03203068A
JPH03203068A JP1344057A JP34405789A JPH03203068A JP H03203068 A JPH03203068 A JP H03203068A JP 1344057 A JP1344057 A JP 1344057A JP 34405789 A JP34405789 A JP 34405789A JP H03203068 A JPH03203068 A JP H03203068A
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clock
linear velocity
frequency
speed
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Kiyoshi Tateishi
潔 立石
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/28Speed controlling, regulating, or indicating
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/24Arrangements for providing constant relative speed between record carrier and head

Landscapes

  • Rotational Drive Of Disk (AREA)

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】 技術分野 本発明は、スピンドルサーボ回路に関する。
背景技術 ディスク状記録担体への情報の記録方式として、CAV
 (定角速度)方式とCLV (定線速度)方式とがあ
る。CLV記録方式によるディスク(以下、単にCLV
ディスクと称する)は、CAV記録方式によるディスク
に比して約2倍の情報を記録することができるという利
点を有している。このため、CD(コンパクト・ディス
ク)と称されるディジタル・オーディオ・ディスクや、
CDと基本的な記録フォーマットが同一であってディジ
タル・データの記憶媒体として用いられるCD−ROM
では、CLV記録方式が採られている。
ところで、近年、CD−ROMから所望のデータを迅速
に読み出すために、CD−ROMの高速アクセス化が進
められている。しかしながら、単にアクセスを高速にし
ても、大量のデータ、例えば画像情報等のデータを扱う
場合、データの読出しに時間がかかるため、トータルで
のデータ読出しに要する時間を短縮するにも限界が生ず
ることになる。
発明の概要 [発明の目的] そこで、本発明は、データ読出しの高速化を図るべくデ
ィスクからの記録情報の読取りの高速化を可能としたス
ピンドルサーボ回路を提供することを目的とする。
[発明の構成コ 本発明によるスピンドルサーボ回路は、ディスクを回転
駆動するスピンドルモータの速度制御をスピンドルエラ
ー信号に応じて行なうスピンドルサーボ回路であって、
所定の線速度を指定する指定手段と、前記指定手段によ
る指定線速度に対応した周波数の基準クロックを発生す
る基準クロック発生手段と、前記ディスクからの読取信
号に位相同期しかつ前記指定線速度に対応した周波数の
再生クロックを生成する再生クロック生成手段と、前記
基準クロックと前記再生クロックとの周波数差に応じた
速度エラー信号を生成する速度エラー生成手段と、前記
基準クロックと前記再生クロックとの位相差に応じた位
相エラー信号を生成する位相エラー生成手段と、前記速
度エラー信号と前記位相エラー信号とを混合して前記ス
ピンドルエラー信号として導出する混合手段と、前記指
定線速度の変化に拘らずサーボループのゲイン及び前記
混合手段における混合比を一定とするループ特性制御手
段とを備えた構成となっている。
[発明の作用] 本発明によるスピンドルサーボ回路においては、線速度
を任意に指定可能とし、その指定線速度に対応した周波
数の基準クロックを発生すると共に、ディスクからの読
取信号に位相同期しかつ指定線速度に対応した周波数の
再生クロックを生成することとし、基準クロックと再生
クロックとの周波数差及び位相差に応じた速度エラー信
号及び位相エラー信号を生成し、これらエラー信号を指
定線速度の変化に拘らず一定の混合比で混合してスピン
ドルエラー信号を導出すると共に、ループゲインを指定
線速度の変化に拘らず一定とする。
実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。
第1図において、ディスク1には、ディジタル情報デー
タが例えばE F M (Eight to Four
teenModulation)方式によって記録され
ている。このディスク1はスピンドルモータ2によって
回転駆動され、その記録情報は光学式ピックアップ3に
よって読み取られる。ピックアップ3は、ディスク半径
方向において移動自在に設けられたスライダー(図示せ
ず)により担持されている。このピックアップ3から出
力される読取RF倍信号RF補償回路4に供給される。
RF補償回路4は、先述したパターンピークシフト現象
に起因する読取RF倍信号位相シフトを補正することに
よりRF倍信号位相特性の補償をなす位相シフト回路4
Aと、ピックアップ3の情報読取用光スポットのアパー
チャー効果による読取RF倍信号高域成分の減衰分を補
正することによりRF倍信号周波数特性の補償をなす高
域強調回路4Bとからなり、両回路4A、4Bの補償特
性が可変な構成となっている。すなわち、位相シフト回
路4A及び高域強調回路4Bは各々可変容量ダイオード
VC,,VC2を有しており、これら可変容量ダイオー
ドVC+ 、vc2の各々にバイアス電圧として印加さ
れるコントロール電圧■1〜v3  (vl<v2 <
V3)の値に応じてその補償特性が変化する構成トナっ
ている。補償特性を変化させるためのコントロール電圧
V1〜v3−は、システムコントローラ6から出力され
る制御コードの内容に応じてコントロール電圧発生回路
5から択一的に出力される。
システムコントローラ6は例えばマイクロコンピュータ
によ−)て構成され、操作部7において情報読取のため
の線速度として例えば基準線速度(1倍)、その2倍及
び4倍の3段階のうちのいずれか1が指定された場合、
その指定線速度に応じた制御コードfsELO,fsE
Llを出力するようになっている。制御コードfsEL
O,fsELlの内容は、例えば、次表のように規定さ
れる。
表 RF補償回路4において位相及び周波数特性の補償がな
されたRF倍信号、データスライス回路8で波形整形さ
れて方形波パルスに変換された後、復調回路9、クロッ
ク再生用PLL回路10及び同期検出回路11に供給さ
れる。復調回路9は方形波パルスのEFM信号の復調処
理並びに誤りの検出及び訂正を行なってデータを復調す
る構成となっている。この復調データは、デコーダ12
において復号処理されて画像データや各種のコントロー
ルデータに変換される。これらデータはバッファメモリ
13に一旦書き込まれた後データバス(図示せず)に高
速で転送される。
タロツク再生用PLL回路10はEFM信号系列中のク
ロック成分を抽出し、抽出されたタロツク成分に同期し
た所定周波数のパルスを生成して再生クロックとして出
力する構成となっている。
すなわち、方形波パルスのEFM信号と再生クロックと
の位相を比較する位相比較器14が設けられており、そ
の比較出力である位相差信号の低域成分がLPF (ロ
ーパスフィルタ)15を通過し、可変ゲインアンプ16
で増幅されてVCO(電圧制御発振器)17の制御電圧
となる。可変ゲインアンプ16はシステムコントローラ
6から供給される制御コードfsELO,fsELlの
内容に応じてゲインが、1倍、2倍及び4倍の線速度に
対して+12dB、+6dB及び0clBと変化する構
成となっている。VCO17からは34.5744MH
zのクロックが出力され、このクロックは3段直列接続
された1/2分周器18〜20によって1/8分周され
て3人力セレクタ21の一人力に、また1/2分周器1
8.19によって1/4分周されてセレクタ21の他人
力に、さらに172分周器18によって172分周され
てセレクタ21の残りの他人力になる。セレクタ21は
システムコントローラ6から供給される制御コードfs
ELO,fsELlの内容に基づいて1倍、2倍及び4
倍の線速度に対して1/8.1/4及び172分周した
クロックを再生クロックとして出力する構成となってい
る。この再生クロックは同期検出回路11及びCLVす
〜ボ回路22に供給される。
同期検出回路11は方形波パルスのEFM信号から再生
クロックによって記録時に挿入された同期信号を抽出し
て再生同期信号として出力する構成となっている。
CLVサーボ回路22において、PLL回路10からの
再生クロックは、同期検出回路11からの再生同期信号
によりリセットされる分周器23ニヨって1/147X
4分周される。この分周クロックは再生同期信号に同期
したデユーティ比50%のパルスとなり、先述したメモ
リ13の書込みクロックとして用いられる。また、この
書込みクロックは速度検出器24の一人力になると共に
、1/8分周器25によって1/8分周されて3人カセ
レクタ28の一人力に、さらに1/2分周器26を経る
ことによって16分周されてセレクタ28の他人力に、
さらに172分周器27を経ることによって32分周さ
れてセレクタ28の残りの他人力になる。セレクタ28
はシステムコントローラ6から供給される制御コードf
sELo、  fsEl、Iの内容に基づいて1倍、2
倍及び4倍の線速度に対して1/8.1/16及び1/
32分周したクロックを出力する構成となっている。こ
のクロックは位相比較器2つの一人力となる。
一方、クリスタル発振器30からは33.l18g8M
Hzのクロックが基準同期信号として出力される。この
基準クロックは3段直列接続された1/2分周器31〜
33によって1/8分周されて3人力セレクタ34の一
人力に、また1/2分周器31゜32によって1/4分
周されてセレクタ34の他人力に、さらに172分周器
31によって1/2分周されてセレクタ34の残りの他
人力になる。
セレクタ34はシステムコントローラ6から供給される
制御コードfsELo、  fsELIの内容に基づい
て1倍、2倍及び4倍の線速度に対して1/8゜1/4
及び1/2分周したクロックをマスタークロックとして
出力する構成となっている。このマスタークロックは速
度検出器24の他人力になると共に、分周器35で1/
96X6分周されて先述したメモリ13の読出しクロッ
クとして用いられる。この読出しクロックは1/8分周
器36によって1/8分周されて3人力セレクタ39の
一人力に、さらに172分周器37を経ることによって
16分周されてセレクタ39の他人力に、さらに1/2
分周器38を経ることによって32分周されてセレクタ
3つの残りの他人力になる。セレクタ39はシステムコ
ントローラ6から供給される制御コードfsELO,f
sELlの内容に基づいて1倍、2倍及び4倍の線速度
に対して1/8,1/16及び1/32分周したクロッ
クを出力する構成となっている。このタロツクは位相比
較器29の他人力となる。
速度検出器24は、再生クロックの分周クロックである
書込みクロックとマスタークロックとの周波数差に応じ
たパルス幅の速度エラー信号を出力する構成となってい
る。この速度検出器24の具体的な構成については後述
する。速度エラー信号は係数器40で係数Kvが乗じら
れて加算器41の一人力となる。一方、位相比較器29
はセレクタ28.39の各出力クロックの位相差、すな
わち書込みクロック及びマスタークロックを指定線速度
に対応した分周比で分周して得られる各分周クロックの
位相差に応じたパルス幅の位相エラー信号を出力する構
成となっている。この位相エラー信号は係数器42で係
数KPが乗じられて加算器41の他人力となる。加算器
41は、係数KVが乗じられた速度エラー信号と係数K
pが乗じられた位相エラー信号とを加算してスピンドル
エラー信号として出力する。このスピンドルエラー信号
は可変ゲインアンプ43を経てスピンドルモータ2に供
給される。可変ゲインアンプ43はシステムコントロー
ラ6から供給される制御コードfsELo、  fsE
Llの内容に応じてゲインが、1倍。
2倍及び4倍の線速度に対してO出、+6dB及び+1
2出と変化する構成となっている。
かかる構成のCLVサーボ回路22によって線速度が一
定となるように、しかも操作部7で指定された線速度と
なるようにディスク1の回転速度制御がなされるのであ
る。
次に、速度検出器24の具体的な構成及びその作用につ
いて第2図のブロックに基づいて第3図のタイミングチ
ャートを参照しつつ説明する。なお、第3図(a)〜(
i)は第2図の各部信号(a)〜(i)の各波形をそれ
ぞれ示している。
図において、再生クロックの分周クロックである書込み
クロック(a)はパルス発生器51に供給される。パル
ス発生器51は書込みクロック(a)の立上がりのタイ
ミングでパルス(b)を発生する構成となっている。こ
の発生パルス(b)はインバータ52で反転され、逆極
性のパルス(C)となってカウンタ53のクリア人力に
なると共に、直接D(データ)ラッチ回路54のクロッ
ク人力となる。カウンタ53はマスタークロックをクロ
ック入力とし、書込みクロック(a)の立上がりのタイ
ミングでリセットされてカウント動作を開始する。この
カウンタ53のカウント値(d)であるQ出力はコンパ
レータ55,56の各P入力となる。コンパレータ55
は比較基準値QNを0人力とし、カウンタ53のカウン
ト値である1人力が比較基準値QN以上になると高レベ
ルの出力(e)を発生する。このコンパレータ55の出
力(e)はカウンタ57のクリア人力となる。
カウンタ57はマスタークロックをクロック人力とし、
コンパレータ55の出力(e)が高レベルのときだけカ
ウント動作を行ない、低レベルのときにクリアされてそ
のカウント値が零になる。
このカウンタ57のカウント値であるQ出力(f)はD
ラッチ回路54のD(データ)人力となる。
このラッチ回路54は書込みクロック(a)の立上がり
のタイミングでカウンタ57のカウント値をラッチする
。このラッチした値(g)はコンパレータ56のQ入力
となる。コンパレータ56はP入力であるカウンタ53
のカウント値(d)が0人力であるラッチした値(g)
以上になると高レベルの出力(h)を発生する。そして
、このコンパレータ56の出力(h)がインバータ58
で反転されて速度エラー信号であるf−V出力(i)と
なるのである。
かかる構成の速度検出器24によれば、第4図に示すよ
うに、スピンドルモータ2の回転速度が速くなることに
よって書込みクロックの周期が短く (周波数が高く)
なった場合(A)には、f−■出力の高レベルの区間が
短くなり、スピンドルモータ2の回転速度が遅くなるこ
とによって書込みクロックの周期が長く(周波数が低く
)なった場合(B)には、f−V出力の高レベルの区間
が長くなり、スピンドルモータ2が規定速度で回転し、
スピンドルサーボループがロックした場合には(C)、
f−V出力はデユーティ比が50%となる。
このように、速度検出器24の検出出力である速度エラ
ー信号はパルス幅の変化として表わされ、これを積分し
て示したものが、第5図に示す周波数検出特性の縦軸で
あり、0〜5[V]の範囲で変化する。ここで、中心周
波数で出力パルスのデユーティ比が50%となるように
し、±10%を入力D(ダイナミック)レンジとし、出
力のDレンジを人力に対応させると、−10%で0 [
V] 。
+10%で5[V]となる。このとき、速度検出感度β
は、β−縦軸/横軸であるため、指定線速度が4倍のと
きは、指定線速度が1倍のときに比して1/4となり、
−12出の感度低下がある。
しかし、指定線速度が4倍のとき、感度は低下するが、
人力のDレンジは指定線速度が1倍のときに比して4倍
となり、中心周波数に対する比率は±10%で一定とな
る。人力Dレンジの中心周波数に対する比率が低下する
と、中心周波数に引き埴む能力が低下するので、Dレン
ジを狭くすることはできない。よって、速度検出器24
の周波数検出特性としては、第5図に示すような特性が
好ましい。
ところで、CLVサーボ回路22において、速度検出器
24の一方の人力クロックであるマスク−クロックの周
波数が指定線速度に応じて変化するため、速度検出器2
4の検出感度は1倍、2倍又は4倍の指定線速度に対し
て0clB、 −6clB及び−12dBと変化するこ
とになる。これにより、位相エラー信号に対する速度エ
ラー信号の混合比が低下することになり、その結果、第
6図に示すように、ゲイン特性及び位相特性が共に変化
し、指定線速度が4倍のときは位相余裕が減少すること
になる。
ここで、係数KV+ KPを一定としたとき、速度エラ
ー信号と位相エラー信号との混合比を一定とするために
は、速度検出感度が指定線速度に応じて変化することか
ら、位相比較感度も指定線速度に応じて変化させる必要
が生じる。この位相比較感度を指定線速度に応じて変化
させるために、分周器25〜27及びセレクタ28並び
に分周器36〜38及びセレクタ3つを設けて、再生ク
ロックの分周クロックである書込みクロック及びマスタ
ークロックの分周クロックである読出しクロックを各々
指定線速度に対応した分周比で分周して位相比較器29
に供給しているのである。これにより、速度エラー信号
と位相エラー信号との混合比が一定となるため、第7図
に示すように、位相特性は一定となる。
一方、ループゲインは、第7図から明らかなように、1
倍、2倍又は4倍の指定線速度に対して6dBづつ変化
することになるが、このループゲインの変化は可変ゲイ
ンアンプ43で補償される。
すなわち、可変ゲインアンプ43のゲインが1倍。
2倍及び4倍の線速度に対してOdB、 +6dB及び
+12clBと変化することになるため、第8図に示す
ように、線速度の変化に対してもゲイン及び位相の両特
性は変化せず、最適なゲイン特性及び位相特性が得られ
ることになる。
このように、マスタークロックの周波数を変化させるこ
とによって線速度を変化させてデータ読出しの高速化を
図るとき、位相比較器2つの入力クロックの周波数をも
指定線速度に対応した分周比で分周することにより、速
度エラー信号及び位相エラー信号の混合比を一定にでき
、しかも可変ゲインアンプ43のゲインが指定線速度に
応じて可変となっていることにより、ループゲインも一
定となるため、線速度の変化に拘らずスピンドルサーボ
特性の安定化が図れることになる。その結果、線速度の
高速化によるデータ読出しの高速化を達成できることに
なる。
また、第1図において、速度検出器241位相比較器2
9、各分局器等を1チツプIC化する場合、これらをデ
ィジタル回路で構成することになる。このとき、速度検
出器24の構成として、1倍、2倍及び4倍の各線速度
に対してDレンジを1倍、2倍及び4倍、検出感度を1
..1/2及び1/4倍とすることにより、ビット長を
短くできることになる。
なお、上記実施例においては、VCO17の出力パルス
を分周する分周器18〜20、書込みクロックを分周す
る分周器25〜27、クリスタル発振器30の出力クロ
ックを分周する分周器31〜33及び読出しクロックを
分周する分周器36〜38をそれぞれ3段直列接続する
ことにより、指定線速度に対応した周波数のクロックを
得る構成としたが、指定線速度に対応した分周比を有す
る分周器を各セレクタに対して並列接続するように構成
しても良く、同様に、指定線速度に対応した周波数のク
ロックを得ることができる。
また、上記実施例では、指定線速度の変更の際に、速度
検出器24の検出感度の変化に対応して位相比較器29
の入力クロックの周波数を指定線速度に対応した分周比
で分周することによって速度エラー信号と位相エラー信
号との混合比を一定とすると共に、可変ゲインアンプ4
3のゲインを指定線速度に応じて変化させることによっ
てループゲインを一定とする構成の場合について説明し
たが、かかる回路構成に限定されるものではなく、要は
、速度エラー信号と位相エラー信号との混合比及びサー
ボループのゲインを指定線速度の変化に拘らず一定にで
きれば良く、例えば第9図に示すように、スピンドルエ
ラー信号を増幅するアンプ43′のゲイン及び位相比較
器29の入力クロックの周波数を固定とし、速度検出器
24の出力側に可変ゲインアンプ44を設け、この可変
ゲインアンプ44のゲインを指定線速度に対応して設定
するように構成しても良い。この構成によれば、速度検
出感度は指定線速度の変化に拘らず一定となるため、位
相比較感度を変化させなくても速度エラー信号と位相エ
ラー信号との混合比を一定にでき、しかもループゲイン
にも一定に維持できることになる。
可変ゲインアンプ44は、第9図から明らかなように、
速度エラー信号の極性を反転するインバータ45と、そ
の出力段に設けられたディジタルトランジスタ回路46
と、指定線速度に対応したVIIIV12及びVI3 
 (Vll >VI2 >VI3 、 Vn =2VI
2−4VI3)の3段階の補償電圧を出力する電圧発生
回路47と、制御コードfsELO,fsELlの内容
に基づいて1倍、2倍及び4倍の線速度に対して補償電
圧V1311’+2及びVllを択一的に選択してディ
ジタルトランジスタ回路46の出力に重畳するアナログ
スイッチ48とから構成される装置 発明の詳細 な説明したように、本発明によるスピンドルサーボ回路
においては、指定線速度に対応した周波数の基準クロッ
クを発生すると共に、ディスクからの読取信号に位相同
期しかつ指定線速度に対応した周波数の再生クロックを
生成することとし、基準クロックと再生クロックとの周
波数差及び位相差に応じた速度エラー信号及び位相エラ
ー信号を生威し、これらエラー信号を指定線速度の変化
に拘らず一定の混合比で混合してスピンドルエラー信号
を導出すると共に、ループゲインを指定線速度の変化に
拘らず一定とする構成となっていることにより、速度エ
ラー信号及び位相エラー信号の混合比並びにサーボルー
プのゲインが線速度の変化に拘らず一定となり、スピン
ドルサーボ特性が安定するため、線速度の高速化による
データ読出しの高速化を達成できることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるスピンドルサーボ回路を含むディ
スク演奏装置の一実施例を示す一部回路を含むブロック
図、第2図は第1図における速度検出器の構成の一例を
示すブロック図、第3図は第2図の回路動作を説明する
ためのタイミングチャート、第4図はスピンドルモータ
の回転速度が速い場合(A)、遅い場合(B)及び規定
速度の場合(C)における書込みクロックと速度検出出
力との関係を示すタイミングチャート、第5図は速度検
出器の周波数検出特性を示す図、第6図は線速度を変化
させた際に位相比較器の入力クロックの周波数及びルー
プゲインを固定とした場合のスピンドルオーブンループ
特性を示す図、第7図は線速度を変化させた際にループ
ゲインのみを固定とした場合のスピンドルオーブンルー
プ特性を示す図、第8図は線速度を変化された際に本発
明スピンドルサーボ回路によって得られるスピンドルオ
ーブンループ特性を示す図、第9図は本発明の他の実施
例の要部を示す一部回路を含むブロック図である。 主要部分の符号の説明 3・・・・・・光学式ピックアップ 4・・・・・・RF補償回路 5.5A・・・・・・コントロール電圧発生回路9・・
・・・・復調回路 10・・・・・・クロック再生用PLL回路11・・・
・・・同期検出回路 22・・・・・・CLVサーボ回路 (A)回転か速くなフr:場合 CB)口に、/if渥〈なフたJ局舎 第4 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ディスクを回転駆動するスピンドルモータの速度
    制御をスピンドルエラー信号に応じて行なうスピンドル
    サーボ回路であって、 所定の線速度を指定する指定手段と、 前記指定手段による指定線速度に対応した周波数の基準
    クロックを発生する基準クロック発生手段と、 前記ディスクからの読取信号に位相同期しかつ前記指定
    線速度に対応した周波数の再生クロックを生成する再生
    クロック生成手段と、 前記基準クロックと前記再生クロックとの周波数差に応
    じた速度エラー信号を生成する速度エラー生成手段と、 前記基準クロックと前記再生クロックとの位相差に応じ
    た位相エラー信号を生成する位相エラー生成手段と、 前記速度エラー信号と前記位相エラー信号とを混合して
    前記スピンドルエラー信号として導出する混合手段と、 前記指定線速度の変化に拘らずサーボループのゲイン及
    び前記混合手段における混合比を一定とするループ特性
    制御手段とを備えたことを特徴とするスピンドルサーボ
    回路。
  2. (2)前記ループ特性制御手段は、前記基準クロック及
    び前記再生クロックを各々前記指定線速度に対応した分
    周比で分周して前記位相エラー生成手段に供給する分周
    手段と、前記指定線速度に対応して設定されるゲインで
    前記スピンドルエラー信号を増幅する可変ゲインアンプ
    とからなることを特徴とする請求項1記載のスピンドル
    サーボ回路。
  3. (3)前記ループ特性制御手段は、前記指定線速度に対
    応して設定されるゲインで前記速度エラー信号を増幅す
    る可変ゲインアンプからなることを特徴とする請求項1
    記載のスピンドルサーボ回路。
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