JPH0763228B2

JPH0763228B2 - 多重ディスク駆動装置用の位相固定式モータ制御装置

Info

Publication number: JPH0763228B2
Application number: JP1074797A
Authority: JP
Inventors: ロイアレンボルツレ; リチャードビギルダニエル
Original assignee: シーゲイトテクノロジーインターナショナル
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1989-03-27
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: EP0335580A2; JPH01298981A; EP0335580A3; US4843288A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は一般コンピユータ環境などにおいてデイスク
駆動装置の作動を制御する装置に関する。さらに詳しく
述べれば、この発明は改良された、比較的簡単で、比較
的経済的な制御装置および著しく拡大されたデータ記憶
能力を提供するように多重デイスク駆動装置を同時に操
作する方法に関する。

［従来の技術］近年、特にいわゆるパーソナルおよび机上用コンピユー
タのようなマイクロコンピユータ機器は多種多様のビジ
ネスおよび教育その他用として極めて普及している。こ
のようなコンピユータは一般にデータを記憶する１個以
上の記憶デイスクを持つ中央処理装置を含む。多くの近
代的なコンピユータでは、１個または複数個の記憶デイ
スクはしばしば、事実上密封されたデイスク駆動ハウジ
ング内にある共通回転スピンドルの上に重なつて支持さ
れる記憶デイスクを持つウインチエスター型デイスク駆
動装置の部分としての「ハード」デイスクの形で提供さ
れている。デイスクはデイスク駆動ハウジング内の小形
スピンドル・モータによつて同時に回転自在に駆動さ
れ、またデータを読み書きする目的で回転するデイスク
の表面を横切るように１個以上の電磁ヘツドはヘツド・
ポジシヨナ組立体によつて移動される。このようなウイ
ンチエスター型デイスク駆動装置は汎用マイクロコンピ
ユータ用に比較的経済的に作られている。デイスク駆動
装置が多重記憶デイスクを具備しているときは、デイス
クの全表面が増大されてデータ記憶能力も増大する。例
えば、パーソナル・コンピユータ用のデイスク駆動装置
は、約５−40メガバイトの範囲のデータ記憶容量を提供
する１個ないし４個のデイスクと共に現在使用されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］パーソナル・コンピユータなどのある専門的な応用で
は、著しく拡大されたデータ記憶容量が要求される。し
かし、パーソナル・コンピユータ環境においては、実際
の費用および標準化されたサイズの制限によつて、例え
ば75−80メガバイトならびにそれ以上の著しく拡大され
た記憶容量を提供することが一般に困難となつている。
これと対比して、このような記憶容量は、より大形の、
いわゆる本体コンピユータにおいて、著しく増加した数
のデータ記憶デイスクを持つ著しく大形のウインチエス
ター・デイスク駆動装置の使用によつて、あるいは多重
デイスク駆動装置を共通記憶バンクとして働かせるよう
に周波数および位相固定の関係に連結する高価なデイジ
タル電気制御装置の使用によつて得られる。しかし、拡
大されたデータ容量を得るこれらの方法は、費用または
サイズもしくはその両方が制限される結果、パーソナル
または机上用コンピユータ環境には一般に不向きであ
る。

したがつて、費用およびスペースの面で効率的にパーソ
ナル型コンピユータ機器のデータ記憶容量を大幅に増大
させる装置および方法が要求されている。本発明はこれ
らの要求を満たすとともにさらに関連の利益を提供す
る。

［課題を解決するための手段］本発明により、著しく拡大されたデータ記憶容量を生じ
るように多重デイスク駆動装置を相互接続させる、コン
ピユータ・デイスク駆動装置などの制御式回転駆動用の
比較的簡単かつ経済的な装置および方法が提供される。
本発明は特に、パーソナルおよび机上用コンピユータな
どのようなマイクロコンピユータ環境に用いるように考
案されている。本装置は例えば並列データ転送を与える
ように多重デイスク駆動装置を回転周波数および位相固
定の関係に作動させ、それに対応して多重デイスク駆動
装置は著しく拡大されたデータ記憶容量のデータ記憶ベ
ースをエミユレートすることができる。

本発明の好適な形により、制御装置は各デイスク駆動装
置のスピンドル・モータのモータ制御器に組み込まれて
いる。制御装置はスピンドル・モータの作動を調整し
て、回転周波数および位相を選択された基準信号と確実
に整合させる。多重デイスク駆動装置が同じ基準信号と
周波数および位相固定の関係で作動されているとき、多
重デイスク駆動装置の関連記憶デイスクは整合された周
波数／位相関係で回転される。各駆動装置用の制御装置
は、基準信号との周波数および位相固定を得るために必
要なスピンドル・モータの作動を対応的に調節するため
に、実際のスピンドル・モータの周波数および位相に関
するデユーテイ・サイクルを持つパルス幅変調された制
御信号を発生させる。

［作用］好適な制御装置は、所望のパルス幅変調された制御信号
を発生させるデイジタルおよびアナログ構成部品の組合
せを含んでいる。さらに詳しく述べれば、デイジタル誤
差検出器は例えば適当なクロツクから、得られた正規の
一連のパルスの形をした基準信号を受信するが、この場
合パルスは通常3,600rpmの目標スピンドル・モータ速度
を生じるように60ヘルツで発生される。各基準信号パル
スは、各回転についてスピンドル・モータ回転の所望の
始動点を識別する。基準信号は例えばデイスク駆動装置
の１個以上の記憶デイスクでサーボ・インデツクス・パ
ルスを検出することによつて、得られた実際のモータ周
波数（速度）および位相信号と比較される。これらのサ
ーボ・インデツクス・パルスはスピンドル・モータの各
回転に関する実際の始動点を表わす。誤差検出器はこの
比較にデイジタルで応動して、基準信号に関する実際の
モータ速度および位相次第で、２つの異なる出力ポート
の内の１つに出力誤差信号を発生させる。モータおよび
基準信号の周波数が事実上合致すると、誤差検出器はパ
ルス幅変調された形の出力誤差信号を作る。この変調さ
れた誤差信号は、モータの進みまたは遅れ位相関係次第
で、かつ位相誤差に比例するデユーテイ・サイクルと共
に、２つの出口ポートの内の１つに加えられる。

誤差検出器からの出力誤差信号は、誤差信号のデユーテ
イ・サイクルに従つて駆動されるアナログ・スイツチを
含むアナログ抜取回路に結合されるとともに、誤差信号
のデユーテイ・サイクルに比例する周期ならびに基準信
号に関する誤差の遅れまたは進み特性による極性を持つ
一連の傾斜信号を供給する時間間隔積分器に結合され
る。傾斜信号は、検出された誤差に比例する大きさを持
つ平均アナログ誤差信号を作る充電回路に連続して転送
される。好適な形では、このアナログ誤差信号は選択さ
れた周波数範囲で所定の動レスポンス特性を有するよう
に信号を変形するように適当に設計されているループ・
フイルタ回路に結合されている。フイルタされた合成ア
ナログ誤差信号は、発振器を持つ変調器、および位相な
らびに周波数誤差を表わすデユーテイ・サイクルを持つ
パルス幅変調されたモータ制御信号を作るようにフイル
タされたアナログ誤差信号を発振信号と比較する装置、
に順次結合される。モータ制御信号は、周波数および位
相固定動作を達成するようにスピンドル・モータを駆動
する整流論理回路に供給される。

整流論理回路は、好適な形で電源と大地との間に接続さ
れた「Ｎ」および「Ｐ」チヤネルMOSFETのCMOS回路網を
含む電力段回路の作動を制御する。MOSFETは、パルス幅
変調されたモータ制御信号の発生により、目標周波数お
よび位相で標準の３相スピンドル・モータの電力効率の
良い整流用の低抵抗、低温のスイツチを含む。整流論理
回路に加えられるパルス幅変調されたモータ制御信号
は、基準信号と共に位相および周波数固定の動作を達成
するMOSFETスイツチの動作のタイミングならびに順序を
制御する。

本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を例とし
て表わす付図に関してとられた下記の詳細な説明から一
般と明らかになると思う。

［実施例］図面に示される通り、参照数字10によつて第１図に全体
として示されるモータ制御装置は、多重コンピユータ・
デイスク駆動装置14などのスピンドル駆動モータ12を作
動させるために具備されている。制御装置10は、デイス
ク駆動装置14が著しく拡大されたデータ記憶容量のデー
タ記憶装置をエミユレートし得るように、これらのデイ
スク駆動装置14を同時に駆動する比較的簡単かつ経済的
な回路配列を提供する。

位相固定式モータ制御装置10は、特にパーソナルおよび
机上用コンピユータなどのような近代マイクロコンピユ
ータ機器に使用するように設計されている。装置10は適
当な制御器（図示されていない）の制御を受けて読出し
または書込みもしくはその両ステツプの間に２個以上の
デイスク駆動装置14に同時に並列データ転送を行わせる
ことができ、それによつてデイスク駆動装置14は共通デ
ータ・ベースとして作動される。その結果、データ記憶
容量は著しく増大され、特殊なサイズや構造もしくはデ
ータ容量のデイスク駆動装置を必要としない。かわり
に、標準の市販デイスク駆動装置を用いて、周波数およ
び位相固定関係に作動されるデイスク駆動装置の数に従
つて、マイクロコンピユータ局の全データ記憶容量を２
倍や３倍などにすることができる。

第１図に示される通り、各デイスク駆動装置14は共通ス
ピンドル軸18のまわりを回転するように置かれた１個以
上の「ハード」記憶デイスク16を持ついわゆるウインチ
エスター型デイスク駆動装置を含む。各デイスク駆動装
置用のスピンドル・モータ12は、デイスク駆動の際に普
通3,600rpmの規定回転速度でデイスク16を同時に回転駆
動する。１個以上の電磁ヘツド22は、すべてよく知られ
ている方法で、用意された磁化可能なデイスクの表面上
の同心トラツクにデータを読み書きするのに用いるため
デイスク16と接近して重なる関係に置かれている。これ
らのヘツド22は、この場合もまた技術的に知られた方法
で、選択されたデータ・トラツクをさがしたり呼び出し
たりまたはその両方の目的でヘツドをデイスクの放射状
方向に移動させるヘツド・ポジシヨナ組立体24によつて
常時運ばれる。これらのデイスク駆動部品はすべて、事
実上密封されたデイスク駆動ハウジング（図示されてい
ない）の中に常時いれられている。

一般的に言つて、本発明の位相固定式モータ制御装置10
は各個のデイスク駆動装置14の一部として提供される。
装置10は関連スピンドル・モータ12およびそれによつて
運ばれるデイスク16の実際の周波数（速度）ならびに位
相を検出しかつそれを所定の周波数および位相の目標信
号すなわち基準信号と比較する装置を含む。この比較
は、本発明の回路構成部品によつて処理されると、基準
信号28との周波数および位相固定関係を得てその関係を
維持するように駆動するモータを制御するのに用いられ
る合成パルス幅変調されたモータ制御信号を生じる。１
個以上のデイスク駆動装置14が整合した周波数および位
相動作のために同じ基準信号28によつて固定されると
き、デイスク駆動装置14は相互に対応して固定され、デ
イスク駆動装置14が共動してより大きなサイズの単一デ
ータ記憶ベースをエミユレートするような並列データ転
送を可能にする。

第２図はデイスク駆動装置14のスピンドル・モータ12を
作動させるためのモータ制御装置10の一般機能段をブロ
ツク図の形で表わす。図示の通り、モータ12はコンピユ
ータ・デイスク駆動用に普通使用される型の３相直流モ
ータを含む。適当な電力段回路32から３本１組の導線30
を介してモータの３つの位相に電力が供給されており、
その好適な構造を一段と詳しく説明することにする。整
流帰還信号はモータ12から別の３本１組の導線34を介し
て得られるが、その場合これらの整流信号はモータの速
度および位相を検出するためにモータに組み込まれたホ
ール・センサ・スイツチ（図示されていない）の使用に
より在来通り得られる。整流信号は導線34によつて整流
論理回路36に結合されるが、この回路36はこれらの信号
をデコードして、コンピユータ・デイスク駆動用に普通
3,600rpmの規定速度でスピンドル・モータ12の制御され
た駆動を得るように電力段32の作動を調整する。モータ
12と共に用いられる整流論理36の特有の構造は、３相直
流モータの技術において共通かつ周知である。

本発明のモータ制御装置10は、実際のモータ速度を基準
信号28と比較することによつて、所望の目標速度でモー
タの速度すなわち回転周波数を保証する働きをする。モ
ータ速度が基準信号周波数に事実上合致するとき、装置
10はさらにモータ回転の位相を調節して基準信号の位相
と位相固定の関係にする働きをする。このようにして、
スピンドル・モータ12の回転の始動点およびモータの回
転速度は基準信号と完全に同期される。

さらに詳しく述べれば、装置10は実際のモータ速度およ
び位相を基準信号28と比較してどんな不一致でもその大
きさと方向により選択された特性を持つ出力誤差信号を
発生させるデイジタル誤差検出回路38を含む。この誤差
検出器38は、内部または外部から得られる適当なクロツ
ク・パルスを含むことがある基準信号28に応動し、また
便宜上、正常運転中に標準の目標モータ速度3,600rpmと
直接相関する60ヘルツの正規周波数を有することが望ま
しい。

誤差検出器38は実際のモータ速度および位相を表わす適
当な帰還信号をも受信する。モータ回転の最初の始動中
に、この信号がホール・センサ・スイツチ導線34（第２
図）の１つに接続することによつて得られるのは、モー
タ内のホール・センサ・スイツチ（図示されていない）
がモータ速度および位相に関して電気パルス信号を発生
させるからである。この点に関して、誤差検出器38は差
電圧型または開放コレクタ出力型のホール・センサ・ス
イツチと共に使用するようにされることがある。別法と
して、特にモータ12が定常状態運転用の所望速度または
それに近い速度で回転しているとき、回転するデイスク
16の１個のサーボ表面に現われるサーボ・ビツトの検出
によつて得られる適当なサーボ・インデツクス・パルス
信号は誤差検出器38に加えられ、その場合サーボ・イン
デツクス・パルスはデイスクおよびモータの各回転の始
動点を表わし、またそれによつてモータの速度および位
相を追尾するように監視することができる。もちろん、
サーボ・インデツクス・パルス信号は、制御器（図示さ
れていない）およびヘツド・ポジシヨナ組立体24（第１
図）と組み合わせてデイスク駆動装置の部分として在来
通り供給される適当なサーボ装置素子40によつて検出さ
れる。選択ポート42が誤差検出器38と共に具備されて、
所望通り、異なる作動条件の間にホール・センサ信号と
サーボ・インデツクス信号との間の制御式スイツチング
を可能にする。

１つの典型的な誤差検出論理回路は第３図に示されてい
るが、言うまでもなく回路の特有な構造および内部動作
は同じ機能出力を達成するようにいろいろ変えることが
できる。この点に関して、第３図の典型的な論理回路を
簡単に説明するが、一般的に述べれば、それぞれ「UP」
（上げ）および「DN」（下げ）で表示された２つの異な
る出力ポート44,46に出力誤差信号を供給する目的のNAN
Dゲートおよびインバータと共に組み合わされた、それ
ぞれ「１」〜「８」で表示された複数個の双安定フリツ
プ・フロツプを含むと言える。基準信号28および帰還信
号（例えばサーボ・インデツクス）パルスが論理回路に
加わると、モータの速度または位相が基準信号より遅れ
るとき「UP」ポート44に出力誤差信号を生じ、あるいは
モータの速度または位相が基準信号より進むとき「DN」
ポート46に出力誤差信号を生じるように、フリツプ・フ
ロツプは有効にスイツチされる。したがつて、ポート44
またはポート46に出力誤差信号が現われることは、周波
数や位相の誤差の方向あるいは極性を示す。出力信号の
特有な信号特性は周波数誤差の存在を表わしたり、別法
で位相誤差の存在および大きさを表わす。

さらに詳しく述べれば、基準信号28およびサーボ・イン
デツクス・パルス信号のような帰還信号は、論理回路の
別々のフリツプ・フロツプに加えられる。第４図にグラ
フで示される通り、関連フリツプ・フロツプにパルスが
存在すると装置の状態が変えられる。例えば、第４図で
矢印「Ａ」によつて示される通り、フリツプ・フロツプ
「１」の状態の変化は、モータ回転用の目標始動点およ
び時間を表わす基準信号パルスに起因する。フリツプ・
フロツプ「１」の状態のその変化が第４図に矢印「Ｂ」
で表わさるような入つて来るモータ信号パルスの欠如に
よりフリツプ・フロツプ「２」の状態の対応する変化を
正規に伴わないとき、位相誤差は論理回路によつて検出
される。デイスク駆動装置の始動中のような標準的な場
合には、モータの位相および周波数は基準周波数より遅
れて第５図に見られるように「UP」出力ポート44で定出
力誤差信号「Ｘ」を生じるが、この場合出力誤差信号の
一定性は周波数誤差を表わす。しかし、モータの周波数
が基準周波数よりも進んでいる場合には、基準信号と比
較してはるかに多くのモータ信号パルスが検出されて、
「DN」出力ポート46に定出力誤差信号「Ｘ」を生じる。

モータ周波数が基準信号28の周波数またはそれに近い周
波数であるが、位相誤差が存在するとき、フリツプ・フ
ロツプ「１」および「２」は時間的に少し隔てられた点
で状態を変える。さらにこれらのフリツプ・フロツプ
「１」および「２」が状態を変える順序は位相誤差の極
性または方向を表わす。例えば第４図に矢印「Ｃ」およ
び「Ｄ」によつて示される通り、遅相モータはフリツプ
・フロツプ「１」より少し後でフリツプ・フロツプ
「２」の状態変化を生じる。このような遅相が存在する
と、論理回路は「UP」出力ポート44でパルス幅変調型の
出力誤差信号「Ｙ」を作るようにパルス間の時間を調整
する。これとは逆に、第４図の矢印「Ｅ」および「Ｆ」
によつて示される通り、進相モータはフリツプ・フロツ
プ「１」より少し前にフリツプ・フロツプ「２」の状態
変化を生じる。この後者の条件では、論理回路は進相に
より時間調整された関係を持つ同じパルス幅型信号
「Ｙ」を「DN」出力ポート46に作る。したがつて、周波
数誤差は誤差の方向次第で出力ポート44または46におけ
る完全デユーテイ・サイクル誤差の存在によつて示され
るが、位相誤差は出力ポート44または46における部分デ
ユーテイ・サイクル誤差信号の存在によつて示される。

誤差検出器38からの出力誤差信号は、第６図に見られる
ような抜取回路48に加えられる。一般的に述べれば、こ
の抜取回路48は周波数または位相誤差を表わすアナログ
誤差信号を作るように、出力誤差信号によつて駆動され
る１対のアナログ入力スイツチ50および52を含む。

さらに詳しく述べれば、第１アナログ・スイツチ50は正
の基準電圧に結合されるが、第２アナログ・スイツチ52
は設置されている。両スイツチ50および52は、抵抗器な
らびに共通加算接続点を経て、演算増幅器58の両端に接
続される充電コンデンサ56を持つ時間間隔積分回路54に
順次接続されるが、同コンデンサ56は該当のスイツチ50
または52が閉じられるときにそれに加えられる電荷を蓄
積する。第１アナログ・スイツチ50は「UP」ポート44に
おける出力誤差信号に応じて閉じるようにされる。これ
とは逆に、第２スイツチ52は「DN」ポート46における出
力誤差信号に応じて閉じるようにされる。

例示された抜取回路48では、充電コンデンサ56はアナロ
グ・スイツチ50または52のいずれかの閉に応じて傾斜信
号を作る。モータ周波数が基準周波数よりも遅れている
ときは、この傾斜信号は組み合わされたアナログ・スイ
ツチ50がそれに加えられる定出力誤差信号によつて閉に
保たれるので、最小電圧レベルまで減少する。他方、モ
ータ周波数が基準周波数よりも進んでいるときは、結果
として増加する傾斜信号が生じ、その信号は定出力誤差
信号によつて閉位置に保持されている関連アナログ・ス
イツチ52により最大電圧レベルに再び達する。スイツチ
60は、なるべく60ヘルツの割合でかつ蓄積コンデンサ64
を持つ抵抗器−コンデンサ回路網を含む抜取回路48の直
列接続された蓄積部分63に充電コンデンサ56の蓄積され
た電荷を移送するに足る閉時間のあいだ、誤差検出器38
（第３図）によつて作られる循環する抜取信号62によつ
て反復する形で閉じられる。具合のよいことに、この蓄
積コンデンサ64の基準側は分圧器66の抵抗器の間に接続
されており、この分圧器66は他の方法ではスピンドル・
モータ装置に現れるかもしれない装置雑音の影響を打消
し、つまり減少したり拒絶する働きをする。電荷が移送
されてそれに伴い抜取スイツチ60が開くと、積分回路54
は誤差検出論理回路（第３図）によつて作られたリセツ
ト信号68に応じてリセツト・スイツチ67の瞬時閉により
リセツトされる。

モータ周波数および基準周波数が事実上合致するとき、
誤差検出器38は前述の通り該当の「UP」または「DN」出
力ポートにパルス幅型信号を作る。この信号は充電コン
デンサにおける電荷の傾斜する上下を適時生じるが、位
相の遅れを表わす下向きの傾斜は第７図の例によつて示
されている。傾斜は、該当のアナログ・スイツチ50また
は52の閉時間によつて表わされる出力誤差信号のデユー
テイ・サイクルの持続時間中続く。生じた電荷は次に、
前述の通り抜取スイツチ60の閉によつて蓄積コンデンサ
64に移送される。蓄積コンデンサ64は移送遅れの条件に
関して第７図に点線で示されるアナログ誤差信号70を作
るように、傾斜信号の連続のピークを抜き取りかつ蓄積
するが、その場合この信号は電荷が移送される間一定に
保たれ、次に位相誤差が制御装置により減少されるにつ
れて増変することがある。

抜取回路48からのアナログ誤差信号はこうしてモータ周
波数誤差の方向（ハイまたはロー）を表わし、すなわち
モータが所望の回転周波数近くで運転しているならば、
アナログ誤差信号は基準信号に関するモータ位相誤差の
大きさならびに方向を表わす。このアナログ誤差信号は
緩衝増幅器72（第６図）を経て、装置の選択された動レ
スポンス特性を適応させかつ制御するループ・フイルタ
回路74（第２図）に結合される。ループ・フイルタ74の
特有な構造および周波数範囲ならびに時間レスポンス特
性は変わることがあるが、その全体的な設計および作動
は当業者により理解されるものと思われる。しかし一般
的に述べれば、コンピユータ・デイスク駆動環境におい
て、ループ・フイルタは動レスポンスを期待される低周
波妨害まで増加しながら比較的高周波妨害を除去すると
思われる。ループ・フイルタ74から生じるフイルタ出力
信号76は変調回路78に供給される。

変調回路78は第８図に簡潔化された形で示されている。
図示される通り、フイルタ出力信号76は比較器80に１つ
の入力として結合されるが、このフイルタ出力信号は実
際のモータ運転と基準信号28との間の周波数または位相
誤差を表わす大きさを持つフイルタ済の直流電圧を含
む。比較器の第２入力は、第９図に信号83で示される通
り普通約30キロヘルツの適当な周波数で全体として三角
波を作るように設計された発振器82の出力を含む。発振
信号83はフイルタ出力信号76に比較されて、フイルタ信
号76が発振信号83を越えるとき必ず出力モータ制御信号
パルスを供給する。実際に、これはフイルタ出力信号76
の大きさに直接関連されるデユーテイ・サイクルを持つ
パルス幅変調された制御信号を定める一連のパルス84
（第９図）を作る。すなわち、位相遅れ誤差が増加につ
れて、アナログ誤差信号（第６図）から得られる信号76
の値は減少し、その結果モータ制御信号のデユーテイ・
サイクルが増大する。これとは逆に、位相進み誤差の増
加は信号76の増加を生じ、それに対応してモータ制御信
号のデユーテイ・サイクルが減少する。実施例におい
て、最小デユーテイ・サイクルのモータ制御信号は、ス
ピンドル・モータと基準周波数との間の位相および周波
数固定を表わす。位相固定されたモータのデユーテイ・
サイクルはシステム損、すなわち抗カトルク、風損、か
たよりなどによつて定められる。このパルス幅変調され
た制御信号は、電力段32の適当な調整によつてモータの
運転を制御する目的で、変調器78から整流論理36（第２
図）に結合される。

第10図はスピンドル・モータ12を駆動する整流論理36に
よつて制御される電力段32を示す。さらに詳しく述べれ
ば、モータ12は図示の通り三角形構造のような在来方法
で接続された３個のモータ巻線88,90および92を持つ代
表的な３相構造を備えている。隣接する１対の巻線間の
各接続点93は、電力導線94を介して電圧源と大地との間
に結合されかつ整流論理36によつて制御されるCMOS回路
網に接続されているが、整流論理36もCMOS型論理回路を
含むことが望ましい。すなわち、各巻線接続点93はその
関連導線94を介して２個のMOSFET96および98のドレーン
に結合されるが、MOSFET96は「Ｐ」チヤネル形であつて
そのソースは電圧源に接続され、またMOSFET98は「Ｎ」
チヤネル形であつてそのソースは値の低い抵抗を経て設
置されている。したがつて、３個の「Ｐ」チヤネルMOSF
ET96および３個の「Ｎ」チヤネルMOSFET98が提供されて
いる。これらのMOSFET96および98のすべてのゲートは、
適当な信号ゲート・ライン99を経て整流論理36によつて
別個に制御される。

上述の電力段配列と共に、整流論理36は、MOSFETのゲー
ト動作の時間および順序を調整することによつてスピン
ドル・モータの運転を緊密に制御することができる。さ
らに詳しく述べれば、３個の全モータ巻線88,90および9
2について、整流論理36は負パルスで「Ｐ」チヤネルMOS
FET96をそして正パルスで「Ｎ」チヤネルMOSFET98を適
切にゲートして、これらの半導体デバイスを「ON」状態
にスイツチし、電流を電圧源からモータ巻線を経て大地
に流させる。３相直流モータの技術で知られている通
り、ゲート動作のタイミングおよび順序は、パルス幅変
調制御と共に、モータの速度、位相ならびにトルクを直
接制御する。大切なことは、MOSFET型スイツチにより、
電力段32は比較的消費電力が少なく、また最小の抵抗に
より発熱が最小であり、それによつてコンパクトなコン
ピユータ・デイスク駆動装置で電力およびスペース効率
の良い作動が得られることである。

上述のようなデイスク駆動装置の１台のスピンドル・モ
ータの位相および周波数固定動作は、コンピユータ・デ
ータ・ベースを拡大する目的で２台以上のデイスク駆動
装置の位相および周波数固定動作を得るのに利用でき
る。すなわち、追加のデイスク駆動装置は同じ基準信号
に関して位相および周波数固定波され、その結果多重デ
イスク駆動装置が相互に位相および周波数固定される。
別法として、１台の位相／周波数固定されたデイスク駆
動装置から得られるサーボ・インデツクス・パルスなど
は基準信号として追加のデイスク駆動装置に加えられ
て、その同様な位相および周波数固定動作が得られる。
大切なことは、最終的に多重デイスク駆動装置が著しく
拡大されたコンピユータ・データ・ベースをエミユレー
トするように共に連結し得ることである。

本発明のいろいろな別の変形および改良は当業者にとつ
て明らかであると思う。したがつて、特許請求の範囲に
明示される場合のほか、上述の説明および付図によつて
本発明はどんな制限も受けないものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の新しい特徴を具体化する位相および周
波数固定式モータ制御装置を含む多重コンピユータ・デ
イスク駆動装置を示す図、第２図は１台のデイスク駆動
装置用のモータ制御装置の機能回路段を詳しく示すブロ
ツク図、第３図はデイジタル誤差検出回路の例を示す論
理回路図、第４図は誤差検出回路の一般動作を示すグラ
フ、第５図は誤差検出回路によつて作られた１つの例の
出力誤差信号を表わすグラフ、第６図は制御装置の抜取
回路の構成部分を示す接続回路図、第７図は抜取回路に
よつて作られたアナログ誤差信号のグラフ、第８図は制
御装置用の変調回路を全体として示すもう１つの接続回
路図、第９図はパルス幅変調されたモータ制御信号を作
る変調回路の動作を表わすグラフ、第10図はモータ整流
論理およびコンピユータ・デイスク駆動装置のスピンド
ル・モータを駆動する関連電力段回路を示す一般接続回
路図である。符号の説明： 10−モータ制御装置;12−スピンドル・モータ;14−デイ
スク駆動装置;16−デイスク;18−スピンドル軸;24−ヘ
ツド・ポジシヨナ;28−基準信号;32−電力段;36−整流
論理回路;38−誤差検出器;40−サーボ装置インデツク
ス;48−抜取回路;74−ループ・フイルタ;78−変調器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−31485（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−64591（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デイスク駆動スピンドル・モータの位相お
よび周波数作動を制御する位相および周波数固定式モー
タ制御装置であつて：スピンドル・モータを駆動する装置であり、モータに電
力を供給するモータ電力段と、前記電力段の作動を制御
する整流論理とを含む前記駆動装置と；モータの回転周波数および位相を表わすモータ信号を発
生させる装置と；基準回転周波数および位相を表わす基準信号を発生させ
る装置と；前記モータ信号を前記基準信号と比較する比較装置であ
り、前記モータ信号の周波数および位相と前記基準信号
の周波数および位相との間の誤差を表わす誤差信号を発
生させる装置であつて、前記モータ信号の周波数が前記
基準信号の周波数よりも遅れているときに第１出力誤差
信号を、前記モータ信号の周波数が前記基準信号の周波
数より進んでいるときに第２出力誤差信号を、前記モー
タ信号の周波数が前記基準信号の周波数に事実上合致し
かつ前記モータ信号の位相が前記基準信号の位相より遅
れているときに第３出力誤差信号を、そして前記モータ
信号の周波数が前記基準信号の周波数に事実上合致かつ
前記モータ信号の位相が前記基準信号の位相より進んで
いるときに第４出力誤差信号を発生させる装置を持つ誤
差検出器であつて、基準信号に関するモータ信号の周波
数および位相に従つて前記第１ないし第４出力信号を一
度に１つずつ発生させる前記誤差検出器を含む前記比較
装置と；前記誤差信号に応動して前記誤差を表わすデユーテイ・
サイクルを持つパルス幅変調されたモータ制御信号を発
生させるとともに、前記モータ制御信号を前記整流論理
に結合してモータを前記基準信号と位相および周波数固
定関係に駆動するように前記電力段の作動を調整する装
置と、を含んで成ることを特徴とする前記制御装置。
【請求項２】前記比較装置はデイジタル出力誤差信号を
発生させる装置と、前記デイジタル出力誤差信号をアナ
ログ誤差信号に変換する装置であつて、前記パルス幅変
調されたモータ制御信号を作るように前記アナログ誤差
信号を変調する装置を有する前記誤差信号に応動する前
記変換装置と、を含むことを特徴とする請求項１記載の
制御装置。
【請求項３】前記第１および第２出力誤差信号は事実上
一定の信号を含み、前記第３および第４出力誤差信号は
パルス幅変調された信号を含む、ことを特徴とする請求
項１記載の制御装置。
【請求項４】前記比較装置は前記モータ信号の周波数お
よび位相と前記基準信号の周波数および位相との間の前
記誤差を表わすアナログ誤差信号を発生させる前記誤差
検出器によつて作られる前記第１ないし第４出力誤差信
号の作られた１つに応動する装置をさらに含む、ことを
特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項５】前記アナログ誤差信号を発生させる前記装
置は前記誤差検出器によつて反復して作られる前記第１
ないし第４出力誤差信号の作られた１つを抜き取つて前
記アナログ誤差信号を発生させる装置を含む、ことを特
徴とする請求項４記載の制御装置。
【請求項６】抜取装置は前記誤差検出器によつて作られ
た前記第１ないし第４出力信号の作られた１つを積分す
る装置と、信号蓄積回路と、前記蓄積回路を前記積分装
置に反復結合して前記積分装置により積分された信号を
前記蓄積回路に転送するスイツチ装置とを含む、ことを
特徴とする請求項５記載の制御装置。
【請求項７】前記蓄積回路は分圧器に結合される蓄積コ
ンデンサを持つ抵抗器−コンデンサ回路網を含み、前記
分圧器は前記蓄積回路に転送される信号に及ぼす雑音の
影響を減少させる、ことを特徴とする請求項６記載の制
御装置。
【請求項８】前記誤差信号に応動する前記装置は前記ア
ナログ誤差信号を変調して前記パルス幅変調されたモー
タ制御信号を作る装置を含む、ことを特徴とする請求項
５記載の制御装置。
【請求項９】所定の動レスポンス特性を有するように前
記アナログ誤差信号をフイルタして、フイルタ済のアナ
ログ誤差信号を作るループ・フイルタをさらに含み、前
記変調装置は前記フイルタ済のアナログ誤差信号を変調
する、ことを特徴とする請求項８記載の制御装置。
【請求項１０】デイスク駆動スピンドル・モータの位相
および周波数作動を制御する位相および周波数固定式モ
ータ制御装置であつて：スピンドル・モータを駆動する装置であり、モータに電
力を供給するモータ電力段と、前記電力段の作動を制御
する整流論理とを含む前記駆動装置と；モータの回転周波数および位相を表わすモータ信号を発
生させる装置と；基準回転周波数および位相を表わす基準信号を発生させ
る装置と；前記モータ信号を前記基準信号と比較する比較装置であ
り、前記モータ信号の周波数および位相と前記基準信号
の周波数および位相との間の誤差を表わす誤差信号を発
生させる装置であつて、前記モータ信号が前記基準信号
より進んでいることを表わす第１出力誤差信号と、前記
モータ信号が前記基準信号より遅れていることを表わす
第２出力誤差信号とを発生させる誤差検出器を含み、前
記誤差検出器は前記第１および第２出力誤差信号を一度
に１つずつ発生させ、前記比較装置は前記第１および第
２出力誤差信号の作られた１つを反復状に抜き取りかつ
積分する装置と、信号蓄積回路と、前記積分装置により
積分された信号を前記蓄積回路に転送して前記誤差を表
わすアナログ誤差信号を作る装置とを含むアナログ抜取
回路とを含む前記比較装置と；前記誤差信号に応動して前記アナログ誤差信号を変調し
て前記誤差を表わすデユーテイ・サイクルを持つパルス
幅変調されたモータ制御信号を発生させるとともに、前
記モータ制御信号を前記整流論理に結合してモータを前
記基準信号と位相および周波数固定関係に駆動するよう
に前記電力段の作動を調整する装置と、を含んで成るこ
とを特徴とする前記制御装置。
【請求項１１】前記蓄積回路は分圧器に結合された蓄積
コンデンサを持つ抵抗器−コンデンサ回路網を含み、前
記分圧器は前記蓄積回路に転送される信号に及ぼす雑音
の影響を減少させる、ことを特徴とする請求項10記載の
制御装置。
【請求項１２】デイスク駆動スピンドル・モータの作動
を制御する位相および周波数固定式モータ制御装置であ
つて：スピンドル・モータを駆動する装置であり、モータに電
力を供給するモータ電力段と、前記電力段の作動を制御
する整流論理とを含む前記駆動装置と；モータの回転周波数および位相を表わすモータ信号を発
生させる装置と；基準回転周波数および位相を表わす、基準信号を発生さ
せる装置と；第１および第２出力ポートを持つ誤差検出回路であり、
前記モータ信号と前記基準信号とを比較し、かつそれに
応じ前記モータ信号の周波数が前記基準信号の周波数よ
り遅れているときに前記第１出力ポートに事実上一定の
出力誤差信号によつて形成される出力誤差信号を作り、
前記モータ信号の周波数が前記基準信号の周波数と事実
上合致しかつ前記モータ信号の位相が前記基準信号の位
相より遅れているときに前記第１出力ポートにパルス幅
変調されかつ位相誤差を表わすデユーテイ・サイクルを
持つ出力誤差信号を作り、前記モータ信号の周波数が前
記基準信号の周波数より進んでいるときに前記第２出力
ポートに事実上一定の出力誤差信号を作り、そして前記
モータ信号の周波数が前記基準信号の周波数と事実上合
致しかつ前記モータ信号の位相が前記基準信号の位相よ
り進んでいるときに前記第２出力ポートにパルス幅変調
された出力誤差信号を作る装置を含む前記誤差検出回路
と；前記第１出力ポートに結合される第１アナログ・スイツ
チおよび前記第２出力ポートに結合される第２アナログ
・スイツチであり、前記出力ポートの組み合わされる１
つにおける前記出力誤差信号に応じて閉じる前記第１お
よび第２スイツチと、前記アナログ・スイツチの閉時限
に従つてアナログ誤差信号を形成する電荷を積分・蓄積
する積分装置とを含むアナログ抜取回路と；前記アナログ誤差信号を変調して前記モータ信号と基準
信号との間の誤差を表わすデユーテイ・サイクルを持つ
パルス幅変調されたモータ制御信号を作り、かつ前記モ
ータ制御信号を前記整流論理に結合してモータを前記基
準信号と位相および周波数固定の関係に駆動するように
前記電力段の作動を調整する装置と、を含んで成ること
を特徴とする制御装置。