JPS5837571B2 - 回転体の回転速度制御装置 - Google Patents

回転体の回転速度制御装置

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JPS5837571B2
JPS5837571B2 JP52007479A JP747977A JPS5837571B2 JP S5837571 B2 JPS5837571 B2 JP S5837571B2 JP 52007479 A JP52007479 A JP 52007479A JP 747977 A JP747977 A JP 747977A JP S5837571 B2 JPS5837571 B2 JP S5837571B2
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/18Controlling the angular speed together with angular position or phase
    • H02P23/186Controlling the angular speed together with angular position or phase of one shaft by controlling the prime mover

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
  • Rotational Drive Of Disk (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転体の回転速度制御装置に係り、特に回転体
に連結された回転速度検出器の出力信号を単安定回路を
通して、前記回転体の回転速度に応じてその平均レベル
が変化する信号に変換し、前記単安定回路の出力信号で
もって前記回転体の回転速度の制御もしくは位相制御に
おける同期引き込みを行なうように構成した回転体の回
転速度制御装置に関する。
従来より、この種の装置として、例えばレコードプレヤ
ーのターンテーブルの回転速度を正確に制御するために
は、水晶発振子などの固体振動子を用いた基準周波数発
振器から得られる基準周波数信号と前記ターンテーブル
に連結された回転速度検出器(周波数発電機など)から
の出力信号とを位相比較する位相比較手段と、前記位相
比較が満足な状態で行なえるよう、あらかじめ前記ター
ンテーブルの回転速度を設定値近くに引き込む同期引き
込み手段が必要となる。
前記同期引き込み手段としては前記回転速度検出器の出
力信号を前記ターンテーブルの回転速度に応じて平均レ
ベルが変化する信号に変換する方法が用いられ、最も一
般的な例としては、前記回転速度検出器の出力信号を単
安定回路に印加し、前記単安定回路の出力信号を積分回
路などによって平滑して、前記ターンテーブルの回転速
度に応じて変化する直流電圧を得る方法が多用されてい
る。
ところで、レコードプレヤーでは標準的な回転速度とし
て33’/3rpmと45rpmの2種類がありさらに
、場合によってはこの2通りの回転速度に対してプラス
・マイナス数パーセントの微調整が可能であることがし
ばしば要求される。
回転速度の切り換え方法としては、このような装置にお
いては前記基準周波数を変化させたり、切り換える方法
がとられるが、それに伴なって前記単安定回路の単安定
時間も設定しなおさないと同期引き込み条件が変わって
しまうので、従来の装置では、基準周波数の切り換えに
伴なって前記単安定回路の単安定時間を設定する抵抗な
ども切り換えるようにしていた。
しかしながら、このような方法ではスイッチ回路が2回
路以上必要になり、装置の構或や配線が複雑になるだけ
でなく、回転速度の微調が必要な場合には、同期引き込
み特性を犠性にして、基準周波数だけの微調を行ない単
安定回路はそのままにしておくか、あるいは基準周波数
の微調機構と連動する単安定時間の微調機構を備えるか
のいずれかの方法をとらなければならず、問題が多かっ
た。
本発明の回転体の回転速度制御装置は以上のような問題
を解消するものである。
本発明の一実施例における回転体の回転速度制御装置の
ブロックダイアダラムを第1図に示す。
第1図はレコードプレヤーのターンテーブルの回転速度
制御装置を示したもので、前記ターンテーブル(図示せ
ず)に連結されたモータ1には速度検出器2が連結され
、前記速度検出器2の出力は増幅器3に印加され、前記
増幅器3の出力は位相比較器P,C4の入力端子4bに
印加されるとともに単安定回路5の入力端子Xに印加さ
れている。
一方、水晶発振子などの固体振動子6を用いた基準発振
器7の出力は27分の1の分周器8と、20分の1の分
周器9に印加され、前記分局器8の出力は切換スイッチ
10の一方の固定接点10aに接続され、前記分周器9
の出力は前記切換スイッチ10の他方の固定接点10b
に接続され、前記切換スイッチ10の可動接点(共通接
点)10Cは分周器11に接続されるとともに、前記単
安定回路5の制御入力端子Yに接続され、前記分周器1
1の出力は前記位相比較器4の他方の入力端子4aに印
加され、前記位相比較器4の出力信号と前記単安定回路
5の出力端子Zに現われる信号が合戒回路12によって
合或され、前記合或回路12の出力はモータ駆動回路1
3の出力側にモータ1に接続されている。
さて、第1図に示した各ブロックのうち、増幅器3の機
能は速度検出器2から得られる微小振幅の交流信号を振
幅が供給電圧に等しい矩形波にまで増幅するものである
から、一般のトランジスタオベアンプ、デイジタルIC
による反転増幅器(インバータ)などによって容易に構
或出来、位相比較器4の機能は両入力端子に印加される
信号の位相差に応じた平均レベルを有する出力信号(デ
イジタル信号でも直流信号でも良い)を得るものであり
、古くは位相変調(P,M)波の復調回路として、最初
ではPLLループの一構或要素として周知であり、位相
比較器を含むICがバイポーラではモトローラ社のMC
− 4 0 44 ,CMOSICではRCA社のCD
−4046を始めとして各社から製品化されており、ま
た基準発振器7についても同様にトランジスタを用いる
場合にはコルピツツ型発振回路を始めとする各種の発振
回路が周知であり、CMOSデイジタルICを用いる場
合には反転増幅器の入出力間に固体振動子6と帰還抵抗
を接続することによって構或出来、さらに、分周器8
, 9 , 1 1はフリツプフロツプとNANDゲー
ト(ANDゲート)によるリセット回路で簡単に実現出
来るので、これらの各ブロックの詳細な説明は省略する
また、合或回路12としては、一般には第2図a,b,
cに示すように抵抗による簡単な加算回路が用いられる
第2図a,b,cにおいて端子U,Vが入力端子であり
、端子Wが出力端子である。
第2図aは最も多く用いられる合或回路で、U端子に接
続される抵抗と■端子に接続される抵抗の抵抗比を調整
して位相制御ゲインを設定するものである。
第2図bに示した合或回路は、位相比較器4から得られ
るデイジタル出力信号と単安定回路5から得られるデイ
ジタル出力信号を一度平滑回路を通して直流化したあと
合或するもので、第2図Cに示した合或回路は第2図b
の回路を簡略化した例である。
この他、合或回路に複雑な機能をもたせたい場合にはス
イッチング回路、ゲート回路などが合威回路の中に挿入
される。
つぎに、モータ駆動回路13は前記合戒回路12からの
出力信号に応じてモータ1に給電、もしくは制動などを
行ない前記モータ1が定速で回転するように制御するも
のであり、その構或についても周知であるので、ここで
はその詳細な説明は省略する。
さて、第1図に示したブロックのなかで、単安定回路5
は、その入力端子Xに印加される信号の1サイクルの期
間に制御端子Yに印加される信号の任意のサイクルに相
当する単安定時間を有する出力信号を発生する、すなわ
ち、切換スイッチ10の可動接点10cに現われる信号
の周波数によって決定される単安定時間を有し、出力信
号の繰り返し周期は速度検出器2からの出力信号の繰り
返し周期に依存するもので、その構戒については一般に
知られていないので、第3図に基本的な構成例を示し、
第4図、第5図には各部の信号波形図を示すとともに第
6図、第7図にはそれぞれ他の構或例と各部の信号波形
図を示す。
第3図において、第1の信号入力端子Xには2人力NA
NDゲートaの入力端子2aが接続され、前記2人力N
ANDゲートaの出力端子Oaは2人力NANDゲート
bの入力端子2bに接続されるとともに、4人力NAN
Dゲートcの入力端子2cに接続され、前記2人力NA
NDゲートbの出力端子Obは前記2人力NANW−ト
aの入力端子1aに接続され、さらに3人力NANDゲ
ー}fの入力端子2fに接続されている。
また、基準信号入力端子である第2の信号入力端子Yに
は前記4人力NANI)デートcの入力端子4cおよび
2人力NANDゲートiの入力端子2i,反転増幅器n
の入力端子1nが接続され、前記反転増幅器nの出力端
子Onには2人力NANDゲートgの入力端子2g,2
人力NANDゲートmの入力端子2mが接続されている
さらに、前記4人力NANDゲートcの出力端子Ocは
2人力NANDゲートdの入力端子2dに接続され、前
記2人力NANDデートdの出力端子Odは前記2人力
NANDゲートgの入力端子1gに接続されるとともに
、3人力NANDゲートeの入力端子3eに接続され、
前記3人力NANDゲートeの出力端子Oeは前記2人
力NANDゲー}dの入力端子1dに接続されるととも
に前記2人力NANDゲートbの入力端子1bならびに
前記4人力NANDゲートcの入力端子1cに接続され
ている。
前記2人力NANDゲートhの入力端子2hに接続され
、前記2人力NANDゲー}hの出力端子Ohは前記2
人力NANDゲートjの入力端子1jに接続されるとと
もに、3人力NANDゲートiの入力端子3iならびに
2人力NANDゲート1の入力端子1lに接続され、前
記3人力NANDゲートiの出力端子Oiは前記2人力
NANDゲートhの入力端子1hに接続されるとともに
、反転増幅器0の入力端子10に接続され前記反転増幅
器0の出力端子00は信号出力端子Zに接続されている
また、前記2人力NANDゲートjの出力端子Ojは2
人力NANDゲー}kの入力端子2kに接続され、前記
2人力NANDゲートkの出力端子Okは2人力NAN
Dゲートmの入力端子1mに接続されるとともに、前記
2人力NANDゲートlの入力端子2lならびに前記3
人力NANDゲー}fの入力端子1fに接続され、前記
2人力NANDゲート1の出力端子Olは前記2人力N
ANDゲートkの入力端子1kに接続され、前記2人力
NANDゲートmの出力端子Omは前記3人力NAND
ゲートeの入力端子2eならびに前記3人力NANDゲ
−トiの入力端子21に接続され、前記3人力NAND
ゲートfの出力端子Ofは前記3人力NANDゲートe
の入力端子1eならびに前記3人力NANDゲートiの
入力端子11に接続されている。
さて、第3図に示した単安定回路の信号入力端子Xおよ
びYに第4図XおよびYに示すような信号波形が印加さ
れたときの動作について説明すると、まず、時刻1=1
8においてはX端子およびY端子のレベルはLであるか
ら、NANDゲートaの出力レベルはHであり、NAN
Dゲートcの出力レベル、NANDゲートfの出力レベ
ルNANDゲートjの出力レベルもすべてHである。
また、NANDゲートe ,NANDゲートiは時刻t
=to以前にNANDゲートmによってリセットされて
いるので、その出力レベルはともにHになっている。
したがってNANDゲートb ,NANDゲートdの出
力レベルはともにLであり、一方、反転増幅器nの出力
レベルはHであるが、前記NANDゲートdの出力レベ
ルがLであるので、NANDゲートgの出力レベルはH
になり、NANDゲー}hの出力レベルはLになり、こ
れによって、NANDゲートlの出力レベルもHになる
ので、NANDゲートkの出力レベルはLである。
また、NANDゲー}mの出力レベルはHで、反転増幅
器0の出力レベルはLである。
時刻1=11において、X端子の信号レベルがLからH
に移行するが、出力レベルがHになっているNANDゲ
ートa t C 1 e s f s g jijJ
j1,mはいずれも他の入力端子にそのレベルがLのも
のがあるので、各NANDゲートの出力レベルは変動し
ない。
時刻1=12においてY端子の信号レベルがLからHに
移行すると、それまでのNANDゲートCの入力端子1
c,2c,3cのレベルがHであるので、前記NAND
ゲートCの出力レベルはHからLに移行する。
この瞬間、NANDゲートdの出力レベルはLからHに
移行し、NANDゲー}eの出力レベルがHからLに移
行し、これによってNANDゲートbの出力レベルがL
からHに移行し、同時にNAND/7’− トaの出力
レベルがHからLに移行する。
前記NANDゲートaの出力レベルがHからLに移行す
ると、前記NANDゲートCの出力レベルはLから再び
Hに戻る。
第4図a,b,c,d,eはそれぞれNANDゲ−トa
,b,c,d,eの出力レベルの変化を示したものであ
る。
時刻1=1,においてY端子の信号レベルがHからLに
移行すると、今度はNANDゲートgの入力端子1gの
レベルがそれまでにHになっているので、前記NAND
ゲートgの出力レベルはHからLに移行する。
これによってNANDゲートhの出力レベルがLからH
に移行し、同時にNANDゲートiの出力レベルはHか
らLに移行する。
第4図g t b t lはそれぞれNANDゲートg
,h,iの出力レベルの変化を示したものである。
時刻1=1,において、X端子の信号レベルがHからL
に移行し、これによっでNANDゲートaの出力レベル
がLからHに移行するが、NANDゲ− トeの出力レ
ベルが依然としてLであるのでNANDゲートbおよび
NANDゲートCの出力レベルは変化しない。
同時刻にY端子の信号レベルがLからHに移行し、これ
によってNANDゲートgの出力レベルがLからHに移
行する。
また、NANDゲートjの入力端子1jのレベルはそれ
までにHになっているので、同時に前記NANDゲート
jの出力レベルはHからLに移行し、これによってNA
NDゲートkの出力レベルはLからHに変化し、同時に
NANDゲートlの出力レベルもHからLに移行する。
第4図j,k,lはそれぞれNANDゲートj,k,l
の出力レベルの変化を示したものである。
時刻1=1,においてY端子の信号レベルがHからLに
移行したとき、NANDゲートmの出力レベルはHから
Lに移行し、これによってNANDゲートeおよびNA
NDゲートiの出力レベルがLからHに移行する。
また、NANDゲートjの出力レベルもLからHに移行
する。
前記NANDゲートeの出力レベルがLからHに移行す
るとNANDゲートbおよびNANDゲートdの出力レ
ベルもHからLに移行し、前記NANDゲートiの出力
レベルのLからHへの移行によってNANDゲートhの
出力レベルもHからLに移行し、これによってNAND
ゲートlの出力レベルがLからHに移行し、同時にNA
NDゲートkの出力レベルがHからLに移行する。
前記NANDゲートkの出力レベルがHからLに移行す
るとNANDゲー}mの出力レベルは再びLからHに戻
るが、NANDゲートeおよびNANDゲ− トiはす
で番こ他の入力端子がLになっているためその出力レベ
ルは変化しない。
第4図mはNANDゲートmの出力レベルの変化を示し
たものである。
また、信号出力端子Zには第4図Zに示すような信号波
形が現われる。
さて、時刻1=16においてY端子の信号レベルがLか
らHに移行するが、出力レベルがHになっているNAN
Dゲートascjetftgtljj,j,mはいずれ
も他の入力端子にそのレベルがLのものがあるので、各
NANDゲートの出力レベルは変動しない。
時刻1=17においてX端子の信号レベルがLからHに
移行すると、それまでのNANDゲートcの入力端子1
c , 2c , 3cのレベルがHであるので、前
記NANDゲートCの出力レベルはHからLに移行する
この瞬間、NANDゲートdの出力レベルはLからHに
移行し、NANDゲートeの出力レベルがHからLに移
行し、これによってNANDゲートbの出力レベルがL
からHに移行し、同時に、NANDゲートaの出力レベ
ルがHからLに移行する。
前記NANDゲートaの出力レベルがHからLに移行す
ると、前記NANDゲートCの出力レベルはLから再び
Hに戻る。
時刻1=18においてY端子の信号レベルがHからLに
移行すると、今度はNANDゲートgの入力端子1gの
レベルがそれまでにHになっているので、前記NAND
ゲートgの出力レベルはHからLに移行する。
これによってNANDゲートhの出力レベルがLからH
に移行し、同時にNANDゲートiの出力レベルはHか
らLに移行する。
時刻1=1,においてY端子の信号レベルがLからHに
移行し、これによってNANDゲートgの出力レベルが
LからHに移行する。
また、NANDゲートjの入力端子1jのレベルはそれ
までにHになっているので、同時に前記NANDゲート
jの出力レベルはHからLに移行し、これによってNA
NDゲートkの出力レベルはLからHに変化し、同時に
NANDゲートlの出力レベルもHからLに移行する。
時刻1=1,。
においてX端子の信号レベルがHからLに移行したとき
、NANDゲートaの出力レベルはLからHに移行し、
同時にY端子の信号レベルがHからLに移行したとき、
NANDゲートmの出力レベルはHからLに移行し、こ
れによってNANDゲートeおよびNANDゲートiの
出力レベルがLからHに移行する。
また、NANDゲートjの出力レベルもLからHに移行
する。
前記NANDゲートeの出力レベルがLからHに移行す
るとNANDゲートbおよびNANDゲートdの出力レ
ベルもHからLに移行し、前記NANDゲートiの出力
レベルのLからHへの移行によってNANDゲートhの
出力レベルもHからLに移行し、これによってNAND
ゲートlの出力レベルがLからHに移行し、同時にNA
NDゲーt−kの出力レベルがHからLに移行する。
前記NANDゲートkの出力レベルがHからLに移行す
るとNANDゲー}mの出力レベルは再びLからHに戻
るが、NANDゲートiはすでに他の入力端子がLにな
っているため、その出力レベルはHのまま変化しない。
第4図Zに示した出力信号波形を見ればわかるように第
3図の回路ではX端子に印加される信号波形の1サイク
ルの間にY端子に印加される信号波形の1サイクルに相
当する単安定時間を有している。
ところで、第4図fに示した信号波形は、第3図のNA
NDゲー1−fの出力レベルを示したものであるが、第
4図ではずっとHレベルを維持し続け、同図を見ただけ
ではその機能が不明である。
第5図は前記NANDゲートfの機能を説明するために
示した各部の信号波形図であり、時刻t=tl4におい
て、X端子およびY端子の信号レベルがともにHになっ
たとき、NANDゲートcの出力レベルはHからLに移
行し、これによってNANDゲートdの出力レベルはL
からHに移行し、同時にNANDゲートeの出力レベル
はHからLに移行するので、前記NANDゲー トCの
出力レベルは再びHに戻るとともに、NANDゲートb
の出力レベルはLからHに移行し、同時にNANDゲー
トaの出力レベルはHからLに移行する。
時刻i=gi1,においてY端子の信号レベルがHから
Lに移行すると、NANDゲートgの出力レルルはLか
らHに移行し、同時にNANDゲートiの出力レベルが
HからLに移行する。
時刻1=116においてX端子の信号レベルがHからL
に移行すると、NANDゲートaの出力レベルがLから
Hに移行するが、他のNANDゲートの出力レベルは変
化しない。
時刻1=1,においてY端子の信号レベルがLからHに
移行すると、NANDゲートgの出力レベルもLからH
に移行し、また、NANDゲートjの出力レベルがHか
らLに移行するのでNANDゲートkの出力レベルはL
からHに移行し、同時にNANDゲートlの出力レベル
はHからLに移行する。
このとき、NANDゲートfの入力端子1f,ならびに
3fはともにHになっている。
時刻t=t18においてX端子の信号レベルがLからH
に移行すると前記NANDゲートfの出力レベルはHか
らLに移行し、NANDゲートeおよびNANDゲート
iの出力レベルがLからHに移行する。
これによってNANDゲートdおよびNANDゲートb
,NANDゲー}h ,NANDゲートkの出力レベル
がHからLに移行し、NANDゲートlの出力レベルは
LからHに移行する。
その直後にNANDゲートcの出力レベルがHからLに
移行し、NAND’f− トdの出力レベルがLからH
に移行して新しい周期が始まる。
尚、NANDゲートfの出カレベルがHからLに移行し
た直後にNANDゲートkの出力レベルがHからLに移
行するので、前記NANDゲーt−fの出力レベルはす
ぐに再びHに戻る。
さて、前記NANDゲートdの出力レベルがLからHに
移行すると同時にNANDゲートeの出力レヘルはHか
らLに移行し、NANDゲートbの出力レベルがLから
Hに移行し、同時にNANDゲートaの出力レベルはL
となる。
時刻1 = 119においてNANDゲートgの出力レ
ベルがHからLに移行し、これによってNANDゲート
hの出力レベルはLからHに移行し、同時にNANDゲ
ートiの出力レベルはHからLに移行する。
時刻1=128においてX端子の信号レベルがHからL
に移行すると、NANDゲートaの出力レベルだけがL
からHに移行する。
時刻1=121においてY端子の信号レベルがLからH
に移行すると、NANDゲートgの出力レベルはLから
Hに移行し、また、NANDゲートjの出力レベルがH
からLに移行するので、NANIy7′ートkの出力レ
ベルはLからHに移行し、同時にNANDゲー}1の出
力レベルはHからLに移行する。
時刻1=122において、X端子の信号レベルがLかH
に移行すると、NANDゲートfの出力レベルはHから
Lに移行し、以後同様の動作を繰り返す。
すなわち、NANDゲートkの出力レベルがHになって
いるとき、X端子の信号レベルがLからHに移行すると
、NANDゲートfはリセットパノレスを発生し、単安
定時間中に前記X端子の信号レベルの変化がかくれてし
まうのを防止するものである。
第6図に示した回路では、第1の信号入力端子Xには3
人力NANDゲートcの入力端子2cおよび反転増幅器
ヱの入力端子1vならびに2人力NANDゲートtの入
力端子1tが接続され、第2の信号入力端子Yには前記
3人力NANDゲートcの入力端子3cおよび反転増幅
器nの入力端子1nならびに2人力NANDゲートjの
入力端子2jが接続され、前記3人力NANDゲートc
の出力端子Ocは2人力NANDゲートdの入力端子2
dに接続され、前記2人力NANDゲートdの出力端子
Odは2人力NANDゲートeの入力端子2eに接続さ
れるとともに、前記2人力NANDゲ−トgの入力端子
1gに接続され、前記2人力NANDゲートeの出力端
子Oeは前記2人力NANDゲートdの入力端子1dに
接続され、前記2人力NANDゲートgの出力端子Og
は2人力NANDゲートhの入力端子2hに接続され、
一前記2人力NANDゲートhの出力端子Ohは2人力
NANDゲートiの入力端子21に接続されるとともに
前記2人力NANDゲートjの入力端子1jに接続され
、前記2人力NANDゲー}iの出力端子Oiは前記2
人力NANDゲートbの入力端子1bに接続されるとと
もに、反転増幅器0の入力端子10に接続され、前記反
転増幅器0の出力端子00は出力端子Zに接続されてい
る。
一方、前記2人力NANDゲートtの出力端子Otは2
人力NANDゲートUの入力端子1 11に接続される
とともに、3組のTフリツプフロツプを構或する4人力
NANDゲートaの入力端子2a,同4人力NANDゲ
ートbの入力端子2b,同3人力NANDゲートeの入
力端子1e,同3人力NANDゲートk,同3人力NA
NDゲートqの入力端子1qにそれぞれ接続されている
前記2人力NANDゲートuの出力端子Ouは2人力N
ANDゲートwの入力端子1w,2人力NANDゲ−
トxの入力端子1xにそれぞれ接続され、前記反転増幅
器Vの出力端子Ovは前記2人力NANDゲートwの入
力端子2wに接続され前記2人力NANDデートWの出
力端子OWは前記2人力NANDゲートxの入力端子2
xに接続され、前前記2人力NANDゲートxの出力端
子Oxは前記2人力NANDゲートtの入力端子2t,
前記2人力NANDゲートnの入力端子2uにそれぞれ
接続されている。
また、4人力NANDゲートa,4人力NANDゲート
b,2人力NANDゲートc,2人力NANw一トd,
3人力NANDゲートe,2人力NANDゲートfの6
個のNANDゲートは周知の1組のTフリツプフロツプ
を構成し、同様に、3人力’NANDゲートg,3人力
NANDゲートh,2人力NANDゲートi,2人力N
ANDゲートJ,3人力NANDゲートk,2人力NA
NDゲートl1さらには3人力NANDゲートm,3人
力NANDゲートn,2人力NANDゲートo,2人力
NANDゲートp,3人力NANDゲートq,2人力N
ANDゲートrもまたそれぞれ周知のTフリツプフロツ
プを構成している。
前記2人力NANDゲートjの出力端子Ojは初段のT
フリツプフロツプを構或する4人力NANDゲートaの
入力端子2aならびに4人力NANDゲートbの入力端
子2bに接続され、前記初級のTフリツプフロツプを構
戒する2人力NANDゲートfの出力端子Ofは2段目
のTフリツプフロツプを構戒する3人力NANDゲート
g−の入力端子2gおよび3人力NANDゲートhの入
力端子2hに接続され、前記2段目のTフリツプフロツ
プを構或する2人力NANDゲートlの出力端子Olは
3段目のTフリツプフロツプを構成する3人力NAND
ゲートmの入力端子2mおよび3人力NANDゲートn
の入力端子2nに接続されている。
また、前記4人力NANDゲートaの出力端子Oa反転
増幅器yの入力端子1yに接続され、前記反転増幅器y
の出力端子Oyは3人力NANDゲ−}sの入力端子1
sに接続され、前記2段目のTフリツプフロツプを構或
する3人力NANDゲートkの出力端子Okは前記3人
力NANDゲートSの入力端子2sに接続され、前記3
段目のTフリツプフロツプを構或する3人力NANDゲ
ートqの出力端子Oqは前記3人力NANDゲートsの
入力端子3sに接続されている。
さて、第6図に示した回路のうち、それぞれ6個のNA
NDゲートによって構威された3組のTフリツプフロツ
プはよく知られた構戒なので、その動作の詳しい説明は
省略するが、リセット用の信号入力ラインを構威してい
るNANDゲートaの入力端子2a,NANDゲートb
の入力端子2b,NANDゲートeの入力端子1 e,
NANDゲートkの入力端子1 k1NANDゲートq
の入力端子1qにそれぞれ、第7図tに示すような信号
波形を印加しつつ、前記NANDゲートaの入力端子3
aおよび前記NANDゲートbの入力端子3bに第7図
jに示すような信号波形を印加したとき、NANDゲー
トa,b,c,d,e,f,k,l,Qsrの出力信号
レベルの変化は第7図a,b,c,d,e,f,k,l
,q,rのようになる。
ところで、NANDゲートt,u,w,xおよび反転増
幅器Vは負方向のトリガパルス発生回路を構威しており
、その動作は次の如くなる。
まず、NANDゲートtの入力端子1tおよび反転増幅
器Vの入力端子1vに印加される電位がLレヘルのとき
、各NANDゲートの出力レベルは一義的に定まり、N
ANDゲートtがH,NANDゲートWがH,NAND
ゲートUがLSNANDゲートXがHとなっている。
すなわち、NANDゲートtは一方の入力端子1tのレ
ベルがLであるので、その出力端子Otのレベルは確実
にHになる。
もし、NANDゲー トuがH1すなわち、その出力端
子OuのレベルがHであるとすると、その入力端子2u
のレベルはLでなければならない。
前記NANDゲートuの入力端子2uのレベルがLであ
るためにはNANDゲートxの出力端子Oxのレベルが
Lになっている必要があり、このことは前記NANDゲ
ートx・の入力端子2XがHになる必要があることを意
味し、前記NANDゲートxの入力端子2XがHになる
ためにはNANDゲートwの入力端子2wがLでなけれ
ばならない。
しかしながら、反転増幅Vの入力端子1vのレベルはL
であるから、前記NANDゲートwの入力端子2wのレ
ベルはHでアル。
すなわち、前記入力端子1vのレベルがLのときには前
記NANDゲートuの出力端子OuのレベベルがHにな
ることはあり得ず、必らずLになる。
さて、前記入力端子1tおよび1vのレベルが急に上昇
してLからHに移ったとすると、NANDゲートtの入
力端子2tのレベルがHになっているから前記NAND
ゲートtの出力端子OtのレベルはHからLに変化し、
同時にNANDゲートuの出力端子OuのレベルもLか
らHに変化する。
これによって、NANDゲートxの入力端子1xのレベ
ルがLからHに変化するから前記NAND′7′ートx
の出力端子OxのレベルはHからLに移行し、NAND
ゲート1の出力端子Otのレベルは再びLからHに戻る
これらの動作は瞬間的に終了し、前記NANDゲ−ト1
の出力端子Otのレベルは、入力レベルがLからHに変
化した瞬間に非常に短かい時間の間、HからLに移行す
る。
前記入力端子1tおよび1vのレベルがHに保持されて
いる間は、NANDゲートwの出力端子Owのレベルが
H,NANDゲートuの出力端子OuのレベルがH1N
ANDゲートxの出力端子OxのレベルがLになってい
る。
前記入力端子1tおよび1vのレベルが急に下降してH
からLに移った瞬間には、それまでNANDゲートwの
入力端子1WのレベルがHになっているから、前記NA
NDゲートwの出力端子OwのレベルはHからLに移行
し、これによって前記NANDゲートXの出力端子OX
のレベルはLからHに上昇する。
このとき、NANDゲートtの出力端子Ot−のレベル
は非常に短かい時間の間、HからLに移行する。
前記入力端子1tおよび1vのレベルがLに保持されて
いる間は、先にも述べたようにNANDゲートtの出力
端子O vのレベルはH1NANDゲートwの出力端子
OWのレベルもH,NANDゲートUの出力端子Ouの
レベルがL,NANDゲートxの出力端子Oxのレベル
はHになっている。
以後、入力端子1tおよび1vのレベルがLからH1あ
るいはHからLに変化するたびに同じような動作を繰り
返し、結局、前記入力端子1tおよび1vのレベルが第
7図jに示す如く変化したときNANDゲートtの出力
端子Otのレベルは第7図tに示す如くなる。
すなわち、入力信号の正方向の変化によって、NAND
ゲートtの出力端子Otには負方向のトリガパルスが発
生する。
さて、入力端子XおよびYに第7図に示すような信号波
形が印加されたとき、まずX端子に印加される信号レベ
ルのLからHへの変化によってNANDゲートtは負方
向のトリガパルス、すなわちリセットパルスを発生し、
NANDゲートa,be,k,qの出力をHにせしめる
から、NANDゲートSの出力もHになる。
これによってNANDゲートcの出力端子Ocには、そ
の入力端子1cおよび2cのレベルがHに保持されてい
る間は入力端子¥1すなわち前記NANDゲートcの入
力端子3cに印加される信号波形の反転形の反転出力が
現われる。
ところで、入力端子Xに印加される信号レベルがLから
Hに変化する以前にはNANDゲートsの出力レベルは
Lになっているので、これよってNANDゲートeおよ
びNANDゲートiの出力レベルはHになっており、N
ANDゲートdおよびNANDゲートhの出力レベルが
Lになっている。
前記NANDゲートcの出力レベルがHからLに移行し
た瞬間に前記NANDゲートdはその出力レベルがLか
らHに移行し、前記NANDゲートeの出力レベルは反
対にHからLに移行する。
前記NANDゲートdの出力レベルがHになった瞬間か
らNANDゲートgの出力端子Ogには入力端子Yに印
加される信号波形と同じ信号が現われる。
前記NANDゲートgの出力レベルがHからLに移行し
た瞬間にNANDゲートhはその出力レベルがLからH
に移行し、NANDゲートiの出力レベルは反対にHか
らLに移行する。
前記NANDゲートhの出力レベルがHになった瞬間か
らNANDゲートjの出力端子Ojには入力端子Yに印
加される信号波形の反転信号が現われる。
このようにして、NANDゲートc,d,e,g,h
y l p Jの出力レベルはそれぞれ第7図c t
d ye,g,htltJに示す如く変化する。
さて、初段図のTフリツプフロツプの入力端子に第7図
jに示すような信号波形が印加され、リセット用の信号
入力ラインに第7図tに示すような信号波形が印加され
たとき、フリツプフロツプを構成するNANDゲートa
,b,c,d,e,f,k,l,q,rの出力レベルは
それぞれ第7図ab,c,d,e,f,k,l,q,r
に示す如く変化するが、NANDゲートaの出力レベル
がL1NANDゲートkの出力レベルがH,NANDゲ
ートqの出力レベルがHになった瞬間にNANDゲート
Sの出力レベルはHからLに移行し、NANDゲー}c
,e,iの出力レベルはともにHになる。
(ただし、前記NANDゲートcの出力レベルは、前記
NANDゲートsの出力レベルがLになる以前のX端子
の信号レベルがLになっていれば、このときHになって
いる。
)この状態はX端子の信号レベルが再びLからHに変化
してN,ANDゲートtによってフリツプフロツプがリ
セットされるまで保持される。
したがって第6図の回路ではX端子およびY端子の信号
レベルが第7図XおよびYに示す如く変化したとき、出
力端子ZにはNANDゲートiの出力信号の反転信号、
すなわち第7図Zに示すような信号波形が現われる。
第7図Zの信号波形を見れば明らかなように第6図に示
した回路の出力信号はX端子に印加される信号の1サイ
クル中にY端子に印加される信号の7サイクルに相当す
る単安定時間を有しており、また、X端子に印加される
信号の1サイクルの時間がY端子に印加される信号の7
サイクルの時間よりも短かい場合には出力端子Zの信号
レベルはずっとHのままになる。
さて、第1図に示したターンテーブルの回転速度制御装
置において、切換スイッチ10はターンテーブルの回転
速度を33’/3rpmと45rpmに切り換えるため
のスイッチであり、分周器11の分周比nは位相比較器
4の両入力端子に印加される信号の周波数が等しくなる
ように、基準発振器7の発振周波数に応じて適当に設定
される。
前記切換スイッチ10の可動接点10cが固定接点10
a側にあるときはターンテーブルの回転速度が33’/
3rpmになる様に制御されるわけであるが、第1図に
示した装置は犬別して基準発振器7と分周器8あるいは
分周器9および分周器11による基準周波数発生回路、
つまり基準周波数信号系と、速度検出器2と増幅器3に
よる速度信号検出系と、位相比較器4による位相制御系
と単安定回路5による周波数制御系と合或回路12とモ
ータ駆動回路13、モータ1による回転速度制御系の5
つのブロックに分けることが出米る。
第1図に示した装置の主たる制御形態は位相制御であり
、増幅器3の出力位相信号すなわち、速度検出器2から
得られる検出位相信号と分周器11すなわち基準周波数
発生回路から得られる基準位相信号を位相比較器4によ
り比較し、その位相差が常に一定値を保つように制御さ
れる。
しかしながら一般の位相比較器は位相差に対しては有限
のゲインを有するが、入力端子に印加される信号の周波
数差に対してはゲインを有さず、位相制御系だけでは回
転体の過渡応答が非常に不安定になるために、別に周波
数制御系を併用して同期引き込みの手段としている。
すなわち、第1図の装置ではモータ1の回転速度が設定
値からかなりはずれているときには単安定回路5による
周波数制御系によってモータ1の回転速度を設定値近く
になるまで制御し、その後は位相比較器4による位相制
御系によって速度検出器2から得られる検出位相信号、
つまりは七ータ1の回転位相信号と分周器11から得ら
れる基準位相信号の間の位相差が一定値を保つより、位
相制御が行なわれるわけである。
さて、切換スイッチ10の可動接点10cを固定接点1
0b側に切り換えたとすると、位相比較器4の入力端子
4aに印加される基準位相信号の周波数が高くなるとと
もに、単安定回路5の単安定時間が短かくなる。
前記単安定回路5の単安定時間が短かくなるとその出力
端子Zに現われる出力信号の平均レベルは低下し、モー
タ1の回転速度を加速する方向にモータ駆動回路13が
動作する。
前記モータ1の回転速度が加速され、前記単安定回路5
の出力信号の平均レベルかもとの状態に戻ったとき、す
なわち前記出力信号のHレベル期間とLレベル期間の比
率が切換スイッチ10の可動接点10cが同固定接点1
0aにあるときと同じになったとき、位相比較器4の入
力端子4aに印加される基準位相信号と前記位相比較器
4bに印加される検出位相信号の周波数が等しくなり、
今度は位相制御が行なわれる。
このように、本発明の回転体の回転速度制御装置では基
準周波数信号の切り換えに応じて、自動的に周波数制御
系を構或する単安定回路の単安定時間が切り換わるため
、従来のように周波数切換スイッチに連動させて、単安
定回路の単安定時間を設定しなおす必要はなく、また、
基準発振器7の構戒を可変周波数発振器にした場合でも
同様に、基準周波数の連続可変に自動的に追随して、単
安定回路5の単安定時間が変化するため常に周波数制御
系の平均出力レベルを一定に維持出来、最適な制御を行
なうことが出来る。
第1図の実施例では本発明を位相制御の場合に適用した
例を示したが、第8図のように単なる周波数制御だけの
場合にも適用することが出来る。
第8図では基準発振器7の出力は直接切換スイッチ10
の固定接点10aに印加されるとともに、2分の1の分
周器14を介して前記切換スイッチ10の固定接点10
bに印加されている。
一方、単安定回路5の出力端子Zには抵抗15とコンデ
ンサ16からなる平滑回路が接続され、プラス側給電端
子Sとマイナス側給電線路(接地点)の間には抵抗17
,可変抵抗18、抵抗19による分圧回路が挿入され、
前記分圧回路の分圧点、すなわち、前記可変抵抗器18
の中点は比較増幅器20の反転入力端子20aに接続さ
れ、前記平滑回路の出力は前記比較増幅器20の非反転
入力端子20bに印加され、前記比較増幅器20の出力
はモータ駆動回路13に印加されている。
第8図の装置では、制御系のゲインを充分大きくしてお
けば、モータ1の回転速度は比較増幅器20の入力端子
間の電位差が零になるような値に制御される。
例えば、可変抵抗器18の中点の直流電圧が供給電圧の
半分になるように設定したとき、単安定回路5の出力端
子Zに現われる矩形波もその振幅はほぼ供給電圧に等し
いので、前記単安定回路5の出力信号のHレベルの期間
(単安定期間)とLレヘルの期間が等しくなるような回
転速度にモータ1は制御される。
つぎに、切換スイッチ10の可動接点10cを同固定接
点10b側に切り換えたとすると、前記単安回路5の単
安定時間はそれまでの倍の長さになり、前記単安定回路
5の出力信号の平均レベルは上昇し、その結果、平滑回
路による平滑電圧もも上昇して、比較増幅器20の出力
電圧も上昇する。
このとき、モータ駆動回路13はモータ1の回転速度を
減速せしめる方向に働き、最終的には前記比較増幅器2
0の入力端子間の電圧差が零になるような回転速度、つ
まり、元の回転速度の半分に前記モータ1の回転速度が
制御される。
従来のこの種の装置では、単安定回路5の代わりに一般
に単安定マルチバイブレータなどを用いて、抵抗とコン
デンサによる充放電の時定数を切り換えてモータの回転
速度の切り換えを行なっていたのであるが、本発明によ
れば、別に基準発振器を設け、その周波数を切り換えた
り、可変したりすることによってモータの回転速度の切
り換えや可変が出来るので、基準発振器として周波数安
定度の高いものを用いればモータの回転速度の安定度も
高くなると言う利点がある。
例えば、第8図の基準発振器7の代わりに商用電源の5
0I{z信号や60Hz信号、あるいは100Hz信号
や120Hz信号を用いてもかなりの安定度の向上が期
待出来る。
以上に示したように、本発明の回転体の回転速度制御装
置によれば、基準周波数発生器からの出力周波数によっ
て単安定時間が決定され、その出力信号の繰り返し周期
は速度検出器からの出力信号の繰り返し周期に依存する
単安定回路によって周波数制御系を構成しているので、
基準周波数の切り換え、あるいは可変に応じて自動的に
前記単安定回路の単安定時間が変化し、簡単な構成でき
わめて高い精度の制御を行なうことが出来、その効果は
大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるターンテーブルの回
転速度制御装置を示すブロックダイアダラムであわ、第
2図は第1図の装置の構戒要素である合成回路の具体例
を示す回路結線図であり、第3図a,b,cはそれぞれ
第1図の装置の構或要素である単安定回路の具体例を示
す回路結線図であり、第4図,第5図は第3図に示した
単安定回路の動作を説明するための信号波形図であり、
第6図は単安定回路の別の具体例を示す回路結線図であ
り、第7図は第6図の単安定回路の動作を説明するため
の信号波形図であり、第8図は本発明の他の実施例にお
ける回転体の回転速度制御装置を示すプロツクダイアグ
ラムである。 1・・・モータ(回転体)、2・・・速度検出器、4・
・・位相比較器、5・・・単安定回路、7・・・基準発
振器(基準周波数発生回路を構或)、8・・・分周器、
(同上)、9・・・分局器(同上)、11・・・分周器
(同上)、12・・・合或回路、13・・・モータ駆動
回路(回路速度制御手段を構或)、14・・・分周器、
(基準周波数発生回路を構或)、15・・・抵抗(平滑
回路を構或)、16・・・コンデンサ(同上)、17・
・・抵抗(分圧回路を構戒)、18・・・可変抵抗器(
同上)、19・・・抵抗(同上)、20・・・比較増幅
器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転体に連結された速度検出器と、制御のための基
    準周波数発生器と、前記基準周波数発生器からの出力周
    波数によって単安定時間が決定され、その出力信号の繰
    り返し周期は前記速度検出器からの出力信号の繰り返し
    周期に依存した単安定回路と、前記単安定回路からの出
    力信号によって前記回転体の回転速度を制御する手段を
    備えたことを特徴とする回転体の回転速度制御装も 2 回転速度制御手段が、単安定回路の出力信号を平滑
    する平滑回路と、前記平滑回路の出力信号が一方の入力
    端子に印加され、他方の入力端子には供給電圧を分圧し
    た直流電圧が印加される比較増幅器を含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の回転速度制御装も 3 回転体速度制御手段が、基準周波数発生器から得ら
    れる基準位相信号と速度検出器から得られる検出位相信
    号を比較する位相比較器と、前記位相比較器の出力信号
    と単安定回路からの出力信号を合戒する合戒回路を含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の回転体の
    回転速度制御装置。
JP52007479A 1977-01-25 1977-01-25 回転体の回転速度制御装置 Expired JPS5837571B2 (ja)

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