JPH0517563B2

JPH0517563B2 -

Info

Publication number: JPH0517563B2
Application number: JP57115227A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tajima; Hiroshi Okada; Kenji Nakano
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1993-03-09
Also published as: JPS595306A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、モータの回転制御等を行なうサーボ
回路に関し、特に、誤差情報を計測カウンタによ
りデジタル的なランプ出力として得るようにした
デジタルサーボ回路に関する。

一般にモータの回転制御を行なうサーボ回路
は、モータの回転速度や回転位相に応じた帰還信
号と基準信号とを比較することにより誤差出力を
得て、該誤差出力により回転制御を行なうように
なつている。上記帰還信号としては、例えば第１
図に一般的なモータ１の回転制御回路を示すよう
に、モータ１の回転により周波数発生器２とパル
ス発生器３とを作動せしめることにより、上記モ
ータ１の回転速度に比例した周波数信号_FGを得
るとともに該モータ１の回転位相を示す位相パル
スφ_PGを得ている。上記周波数信号_FGが供給され
る速度サーボ回路４は、目的の回転速度を示す基
準周波数V_REFと、上記周波数信号_FGとの差周波
数に応じた速度制御信号を形成する。また、上記
位相パルスφ_PGが供給される位相サーボ回路５は、
基準の回転位相を示す基準パルスφ_REFと上記位相
パルスφ_PGとの位相比較を行つて位相差に応じた
位相制御信号を形成する。そして上記速度制御信
号と位相制御信号とを信号加算器６にて合成した
回転制御信号を得て、この回転制御信号にてモー
タ駆動回路７の動作の制御を行なうことにより、
モータ１を目的の回転速度で且つ基準位相にロツ
クした状態で回転せしめる。

第２図は上述の如きサーボ回路として用いられ
る一般的なデジタルサーボ回路の原理的な構成を
示すブロツク図である。すなわち、第２図におい
て、基準信号S_REFと帰還信号S_FBとにてトリガー
されるフリツプフロツプ回路１１は、上記各信号
の位相誤差に比例したパルス幅の計測用ウインド
パルスを形成する。そして、計測用カウンタ１４
は、上記計測用ウインドパルスにてゲート制御さ
れるANDゲート回路１３を介してクロツク発生
器１２から供給されるクロツクパルスを計数する
ことにより、上記位相誤差をデジタル的に示す計
数出力をデジタル・アナログ変換器１５に供給す
る。上記デジタル・アナログ変換器１５は、計測
用カウンタ１４からのデジタル位相誤差情報をア
ナログ情報に変換して制御信号を出力する。すな
わち、上記計測用カウンタ１４は、計測用ウイン
ドパルネのパルス幅でゲートされたクロツクパル
スを計数することにより、第３図に示すように位
相誤差を示すアナログランプに対応したデジタル
情報を出力する。上記第３図に示したランプ出力
は、その振幅がサーボ回路のダイナミツクレンジ
に対応し、その時間軸レンジがロツクレンジに対
応する。従つて、計測用カウンタ１４を用いたデ
ジタルサーボ回路では、クロツク周波数を高くし
てより細かな量子化を行ない、且つ同じ時間軸
（ロツク）レンジを確保するには、該計測用カウ
ンタ１４のビツト数を増さなければならない。ま
た、クロツク周波数が同じで時間軸（ロツク）レ
ンジを長くしても、上記ビツト数を増さなければ
ならない。

ところで、例えば回転磁気ヘツド装置を用いた
NTSC方式ビデオテープレコーダにおけるドラム
モータの位相サーボでは、記録時、再生時とも30
Hzの位相基準信号φ_REFが用いられ、そのランプ出
力も30Hz周期が標準である。そして、ロツクレン
ジをランプ出力l_Aの繰返周期1/30secの約1/10、
すなわち3.3ms程度に設定している。ここで、ラ
ンプ出力の傾き、ダイナミツクレンジ、時間軸レ
ンジは、モータの回転制御系全体の条件を考慮し
て設定されるものであるが、例えば第４図中に実
線にて示すランプ出力l_Aを最適値とした場合に、
ダイナミツクレンジを狭くしたランプ出力l_Bでは
サーボ系のゲインが高く振動的な制御状態になり
易く、また外乱によつてロツクレンジから外れて
しまう虞れが大きいという問題点を生じ、ダイナ
ミツクレンジを広くしたランプ出力l_Cではゲイン
が低く応答速度が遅くなつてしまうという問題点
がある。また、最適なランプ出力l_Aを用いたとし
ても、実際にサーボ系が位相ロツクした定常状態
では、そのロツクレンジの約10％以下の変動に対
して応答すれば十分であつて、上記ロツクレンジ
の大半が利用されていない。

そこで、本発明は上述の如き従来のデジタルサ
ーボ回路における問題点に鑑み、ビツト数の少な
い計測カウンタにて、最適なロツクレンジを確保
し、定常状態では量子化精度も十分に得られるよ
うにした新規な構成のデジタルサーボ回路を提供
するものである。

以下、本発明に係るデジタルサーボ回路の一実
施例について図面に従い詳細に説明する。

第５図のブロツク図に示す実施例は、上述のモ
ータ制御回路における位相サーボ回路に本発明を
適用したものであり、位相パルスφ_PGと位相基準
信号φ_REFとの位相誤差に応じたパルス数のクロツ
クパルスを計数する７ビツトの計測用カウンタ２
４と、上記クロツクパルスの1/8分周出力を計数
する７ビツトのメモリ用カウンタ２５とを備えて
いる。

上記計測用カウンタ２４は、クロツクパルス発
生器２２からANDゲート回路２３を介して位相
誤差に応じたパルス数のクロツクパルスが供給さ
れるようになつている。すなわち、上記ANDゲ
ート回路２３は、位相パルスφ_PGと位相基準信号
φ_REFとにてトリガーされるフリツプフロツプ回路
２１にて形成される上記位相誤差に応じたパルス
幅の計測用ウインドパルスにてゲート制御される
ことによつて、上記位相誤差に応じたパルス数の
クロツクパルスを上記計測用カウンタ２４に供給
する。

そして、上記計測用カウンタ２４は、上記
ANDゲート回路２３を介して供給されるクロツ
クパルスを計数することによつて上記位相誤差を
７ビツトのデジタルデータとして示す計数出力を
得て、この計数出力をロツクレンジ検出回路２７
に供給するとともに第１の信号選択回路３１を介
してデジタル・アナログ変換器２６に供給する。
また、上記計測用カウンタ２４は、その第３ビツ
ト出力すなわち上記クロツクパルスを８個計数す
る毎に１個出力される1/8分周出力を第２の信号
選択回路３２を介して上記メモリ用カウンタ２５
に供給している。上記ロツクレンジ検出回路２７
は、上記計測用カウンタ２４にて与えられるロツ
クレンジL₂内に設定した不感帯L₃の判定を行な
い、その検出出力にて訂正クロツクパルス発生器
２８を作動せしめる。上記訂正クロツクパルス発
生器２８は、上記不感帯L₃に対するずれ量に応
じた訂正クロツクパルスを第２の信号選択回路３
２を介して上記メモリ用カウンタ２５に供給す
る。

また、上記メモリ用カウンタ２５は、上記クロ
ツクパルスの1/8分周出力を計数して、７ビツト
のデジタルデータとして位相誤差を示す計数出力
を得て、この計数出力をサーボ状態検出回路４１
に供給するとともに上記第１の信号選択回路３１
を介してデジタル・アナログ変換器２６に供給す
る。

このデジタル・アナログ変換器２６にて得られ
るアナログ出力は、第３の信号選択回路３３を介
して第１、第２のホールド回路５１，５２に供給
される。そして、上記各ホールド回路５１，５２
のホールド出力がそれぞれバツフア増幅器５３，
５４を通じて信号加算器５５に供給され、該信号
加算器５５よりサーボ制御信号として出力され
る。

ここで、上記第１ないし第３の信号選択回路３
１，３２，３３は、上記サーボ状態検出回路４１
の検出出力に応じて作動する制御回路４２にて次
のように動作制御されている。

すなわち、上記サーボ状態検出回路４２はサー
ボ系がロツクした定常状態にあるか否かを検出す
る。そして、モータを起動してサーボ系がロツク
状態に引込まれるまでの間は、計測用カウンタ２
４にて1/8分周したクロツクパルスをメモリ用カ
ウンタ２５にて計数し、該メモリ用カウンタ２５
からの計数出力をデジタル・アナログ変換器２６
にてアナログ信号に変換してサーボ制御信号とし
て出力するように、各信号選択回路３１，３２，
３３の選択動作が制御回路４２にて制御される。
この動作状態を第５図に示してある。

すなわち、サーボ系がロツクレンジに引込まれ
るまでは、メモリ用カウンタ２５による計数出力
が位相誤差情報として用いられる。このメモリ用
カウンタ２５は、計測用カウンタ２４にて1/8分
周されたクロツクパルスを計数しているので、第
６図に実線にて示すような広いロツクレンジL₁
の位相誤差情報を与える。

そして、上記メモリ用カウンタ２５の計数出力
を制御データとしてサーボ系の引込み動作制御を
行なつて、サーボ系が上記ロツクレンジL₁内に
引込まれたことをサーボ状態検出回路４１が検出
すると、その検出出力により制御回路４２は、第
１および第３の信号選択回路３１，３３を交互に
作動せしめるとともに、第２の信号選択回路３２
にて訂正パルス発生器２８を選択させる。この動
作状態では、メモリ用カウンタ２５の内容をサー
ボ系のDCバイアスデータとして与え、計測用カ
ウンタ２４の計数出力にて第６図に示すように狭
いロツクレンジL₂の位相情報を与えたサーボ制
御信号が得られる。このとき、上記メモリ用カウ
ンタ２５の内容すなわちDCバイアスデータは、
ロツクレンジ検出器２７の検出出力に応じて作動
する訂正クロツクパルス発生器２８からの訂正ク
ロツクパルスにより順次に訂正される。そして、
計測用カウンタ２４にて与えられるロツクレンジ
L₂内の不感帯L₃に入つた状態でサーボ系がロツ
クされる。

すなわち、７ビツトカウンタを用いたメモリ用
カウンタ２５にて与えられるDCバイアス情報と
計測用カウンタ２４による位相誤差情報とによる
サーボ制御信号すなわちランプ出力R_oは2⁷＝128
種類あるので、サーボ系の外乱に応じて最適なラ
ンプ出力を選択するようにしている。上記ロツク
レンジ検出回路２７にて判定する不感帯L₃は、
第７図に示すように、計測カウンタ２４にて与え
られるロツクレンジL₂内で目的のロツク位相誤
差の許容値以下の幅に設定され、且つ、上記メモ
リ用カウンタ２５にて与えられるDCバイアスの
１ステツプ内に少なくとも１つのランプ出力が存
在するように設定される。また、上記ロツクレン
ジ検出回路２７による検出出力に応じて作動する
訂正クロツクパルス発生器２８は、例えば、第６
図に示すように、ロツクレンジL₂内で不感帯L₃
から外れている場合（の領域）には１発の訂正
クロツクパルスを発生し、さらに大きな外乱等に
よりロツク点がロツクレンジL₃よりも大きく外
れたときには上記外乱量に応じて多数の訂正クロ
ツクパルスを発生することにより、外乱に対する
サーボ系の応答速度を改善することができる。第
６図の例では、各領域，，内で、それぞれ
２発、４発、８発の訂正クロツクパルスを発生す
るようにしてある。

ここで、上記サーボ状態検出回路４１は、上記
メモリ用カウンタ２５による計数出力を制御デー
タとするサーボ系の引込み動作において、上記メ
モリ用カウンタ２５による計数出力（0000000〜
1111111）として与えられる広いロツクレンジL₁
内の位相誤差情報が当該サーボ系に設定された所
望の位相誤差範囲（上記計測用カウンタ２４によ
る計数出力（0000000〜1111111）として与えられ
る狭いロツクレンジL₂）に入つた状態を上記サ
ーボ系がロツクした定常状態として検出する。

また、上記メモリ用カウンタ２５からの計数出
力を上記デジタル・アナログ変換器２６にてアナ
ログ化したサーボ制御信号が上記ホールド回路５
１を介して供給される上記バツフア増幅器５３の
利得は、上記計測用カウンタ２４からの計数出力
を上記デジタル・アナログ変換器２６にてアナロ
グ化したサーボ制御信号が上記ホールド回路５２
を介して供給される上記バツフア増幅器５４の利
得の８培に設定されている。

従つて、この実施例では、メモリ用カウンタ２
５にて与えられる広いロツクレンジL₁のランプ
出力にて位相サーボをかけてこの時モータに加わ
る駆動電圧V₄に相当するメモリ用カウンタ２５
の計数内容を記憶しておき、計測用カウンタ２４
にて与えられる狭いロツクレンジL₂のランプ出
力に応じた駆動電圧V_Bと上記駆動電圧V_Aとにて
モータを駆動することにより第６図中の点Ａで位
相ロツクがかかることになる。ここで、位相サー
ボ系では、所定のロツクレンジ内のある所に位相
をロツクされることを目的とするものであるか
ら、上述の如き構成の実施例によればビツト数の
少ない計測用カウンタ２４、メモリ用カウンタ２
５、デジタルアナログ変換器２６にて広いロツク
レンジでサーボ系の引込み動作制御を迅速に行な
い、かつ定常状態では量子化誤差の少ない高精度
の位相サーボ制御することができる。

上述の如く、本発明によれば、誤差情報に応じ
たパルス数のクロツクパルスを計数する第１のＮ
ビツトウンタと、上記第１のＮビツトカウンタに
よる上記クロツクパルスの1/M分周出力を計数す
る第２のＮビツトカウンタと、上記第１のＮビツ
トカウンタによる計数出力に基づいてサーボ系の
ロツク点が所定のロツクレンジからはずれたか否
かを検出するロツクレンジ検出回路と、上記ロツ
クレンジ検出回路の出力に応じて上記第２のＮビ
ツトカウンタの計数内容を訂正する訂正クロツク
パルスを発生する訂正クロツクパルス発生器とを
備え、上記第２のＮビツトカウンタによる計数出
力を制御データとしてサーボ系の引込み動作制御
を行ない、サーボ系がロツクした定常状態では該
サーボ系の外乱量に応じて上記第２のＮビツトカ
ウンタの計数内容を変更しながら上記第１および
第２のＮビツトカウンタによる各計数出力を合成
した制御データにてサーボ系の動作制御を行なう
ことを特徴としたことによつて、サーボ系を広い
ロツクレンジで迅速に引込んで、定常状態では量
子化誤差の少ない高精度のデジタルサーボ制御を
行なうことができ、しかもビツト数の少ないカウ
ンタにて上記デジタルサーボ制御を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なモータの回転制御回路の構成
を示すブロツク図である。第２図はデジタルサー
ボ回路の従来例を示すブロツク図である。第３図
および第４図は上記従来例における位相誤差情報
に応じたランプ出力についての各説明図である。
第５図は本発明に係るデジタルサーボ回路の一実
施例を示すブロツク図である。第６図は上記実施
例の動作を説明するための説明図である。第７図
は同じくランプ出力の選択動作を説明するための
説明図である。２１……フリツプフロツプ回路、２２……クロ
ツクパルス発生回路、２３……ANDゲート回路、
２４，２５，６４，６５，６６……カウンタ、２
６……デジタル・アナログ変換器、２７……ロツ
クレンジ検出回路、２８……訂正クロツクパルス
発生器、３１，３２，３３，７０……信号切換回
路、４１……サーボ状態検出回路、５５，８３…
…信号加算器。

Claims

【特許請求の範囲】１誤差情報に応じたパルス数のクロツクパルス
を計数する第１のＮビツトカウンタと、上記第１のＮビツトカウンタによる上記クロツ
クパルスの1/M分周出力を計数する第２のＮビツ
トカウンタと、上記第１のＮビツトカウンタによる計数出力に
基づいてサーボ系のロツク点が所定のロツクレン
ジからはずれたか否かを検出するロツクレンジ検
出回路と、上記ロツクレンジ検出回路の出力に応じて上記
第２のＮビツトカウンタの計数内容を訂正する訂
正クロツクパルスを発生する訂正クロツクパルス
発生器とを備え、上記第２のＮビツトカウンタによる計数出力を
制御データとしてサーボ系の引き込み動作制御を
行ない、サーボ系がロツクした定常状態では該サ
ーボ系の外乱量に応じて上記第２のＮビツトカウ
ンタの計数内容を変更しながら上記第１および第
２のＮビツトカウンタによる各計数出力を合成し
た制御データにてサーボ系の動作制御を行なうこ
とを特徴とするデジタルサーボ回路。