JPS6125202A - サ−ボゲインコントロ−ル回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーボ回路、特にコンパクトディスク（以Ｖ−
ＣＤという）プレーヤのトラッキングサーボ等の利得調
整回路にａする。

（従来の技術〕 一般にサーボＩＩＩ（サーボともいう）とは被制御量あ
るいは出力が機械的な位置またはその関数（速度、加速
度等）であるようなフィードバック制御システムをいい
、被ｖｉ御量の基準値と実際の測定値との誤差が常に既
定の範囲内にあるように機能するものをいう。

サーボの基本構成は被制御量の現在の値を実測する検出
器と、上記実測値の基準値からの偏差を求める比較器と
、比較器からの誤差信号を増幅する増幅器と、この誤差
信号に基ずき負荷を駆動するアクチュエータとからなる
。サーボが適切な制御動作を行うためにはアクチュエー
タが必要かつ十分に負荷を駆動し得ること、検出器（又
は測定器）の精度が十分であること、比較器が十分正確
であること、そして増幅器のゲインが十分大きいことが
必要である。ただし増幅器のゲインがあまり大きすぎる
と修正動作が過敏になりシステムが不安定となるので補
償要素が挿入される。

例としてＣＤプレーヤにおけるｉ・ラッキングサーボを
一挙げる。

ＣＤは円板状録音媒体で、その録音表面は同心円状のト
ラック（１，６μｍ２隔）上にビットと呼ばれるディジ
タル化された音声情報が記録されている。このＣＤを回
転させながら上記ト万７ツタに半導体レーザのビームス
ポットを照射し、反射光を高速で読取ることによって信
号を再生するものでみる。し〜ザのビームスポットは常
に正確にトラック上を照射しなけれｉざならない。例え
ば機械的振動やＣＤ表面の傷等の原因によってビームス
ポットが１〜ラツクからはずれた場合には読取情報にエ
ラーを発生し、再生音の品質を悪化させることになる。

上記の原因によって照射ビームがラジアル方向すなわち
トラックと直角方向へずれた場合に直ちにこれを修正す
るためにトラッキングを行う。トラッキングはトラッキ
ングサーボによって行われる。トラッキングサーボはト
ラックに対して直角方向の偏差を検出する検出器と、こ
の検出器の出力を増幅する増幅器と、この増幅器の出力
によって対物レンズ等の光学系を駆動するアクチュエー
タとからなる。偏差を検出する方法には種々あるが、最
も確実な方法はスリースポット法と呼ばれるものである
。これはレーザビームを回折格子によって３つに分割し
てＣＤ上に照射し、それぞれ専用の検出器によって検出
するものである。３つのビームのうちメーンスポットは
録音情報を読取るためにトラック上に照射′する。この
メーンスポットのラジアル方向左右に２つのサイドスポ
ットがあたるようにし、両サイトスボッ１〜からの反射
光量の差によってメーンスポットのトラックからの偏差
を求める。そしてこの偏差を表わす誤差信号が零となる
ように、上記３つのビームが通過する対物レンズの角度
を変化するアクチュエータを駆動する。

上記のトラッキングサーボに要求される性能はビットの
幅を０．４ミクロン（μｍ）、ビームの最大偏心量を±
５０μ霧、最大偏心加速度を０゜４１／’（秒）２とす
れば下記のようになる（ｌ大偏心量、最大偏心加速度は
アクチュエータによって駆動される光学系の機械的性能
によって定まる）ビームのＩｍｍ目量χと・すれば、 χ−δｓｉｎωｔ・・↑・・・（１）、であ、る。ただ
しδは最大振幅、ωは角速度である。　　− （１）式から偏心速度Ｖおよび偏心加速度ａは、それぞ
れつきのように求められる。

Ｖ、＝ｄｚ−δωＣＯ８ωｔ・・・・・・（２＞、　　
　　　ｄ【 ａ−ｄｖ−−δω’　ｓｉｎ、ｃｃ＞　ｔ　・−−−−
−（３）ｄｔ　　　　。

従って振幅δは δ−止工」２」」と！（μｍ）・・・・・・（４）（２
ｙ′ｃｆ　）　２ である。ただしｆは周波数であり、ＣＤの回転速度に依
存する。（４）式において、δが５．０μ勝以上となる
周波数ｆにおいて４は全てδ−５０μ讃とする。

制御目標値を６０とすれば、サーボのオープンループゲ
インに要求される最小必要ＩＧ（ディスクスペックとい
う）は次式で表わされる。

制御目標ｌ！Ｉ６ｏをｏ、１μｍとすると、（５）式に
（４）式を代入し、δＯ−０，１とすればディスクスペ
ックは第３図の点線（Ａ）によって表わされる。第３図
の横軸は周波数を対数目盛で表わし′である。　　　− 従って、トラッキングサーボのオープンループゲインは
上記ディスクスペック（Ｇ）を満足するように、第３図
の曲線＜８＞のように設定する。

第３図の曲線（Ｃ）は位相特性を示す。サーボの増幅回
路はトランジスタの周波数特性や浮遊容量のため周波数
が高くなると位相遅れを生ずる。

位相遅れが１８０度を越すと正９！遠となりこのときに
オープンループゲインが零ｄＢ以下でないとサーボは発
振を起す。これを防止するために通常位相補償回路によ
って位相曲線が１８０度より、下らないように修正する
。第３図の（Ｃ）曲線は位相補償回路を設けて周波数の
高域において位相遅れを補償した結果を表わす。このよ
うにするとゼロクロス周波数（オープンループゲインが
零ｄＢになるときの周波数）　ｔｏ以上においても十分
な位相余裕がある。

さて第３図において曲線（Ｂ）のようなオープンループ
ゲインを与えるサーボは、ＣＤに振動が加わった場合に
周波数の低域における利得が不足する。このような振動
の周波数は普通は数比〜数１０七である。この不足を補
おうとして増幅器によって周波数全域にわたって増幅を
行うと、ゼロクロス周波数ｆＯは高い方へ移動する。す
なわちサーボ帯域が拡がる。このことはサーボがＣＤ表
面の傷に対して鋭敏になることを意味する。何故ならば
小さな傷程、その傷の長さに反比例して高い周波数の検
出信号を与えるからである。一般に９ｏＯμｍの傷まで
補償できればよ（それより小さい傷に反応することは好
ましくないとされている。

（解決しようとする問題点） 上記のようにトラッキングサーボを振動に対して強くす
るための手段と、ＣＤ表面め傷への耐性を得るための手
段との間には解決すべき二律背反の問題があり、これに
対して適切な手段は考えられていなかった。

本発明は上記のまたは類似の問題点を解決するサーボゲ
インコントロール回路を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるサーボゲインコントロール回路は、２つの
検出信号の振幅の差によってアクチュエータを制御する
サーボ機構において、 ２つの検出信号の振幅の差を求める差動増幅器と、この
差動増幅器の出力を共に入力するローパスフィルタおよ
び位相補償回路と、ローパスフィルタの出力の絶対値を
増幅した結果に一定のオフセットを加えて出力する絶対
値増幅器と、絶対値増幅器の出力と位相補償回路の出力
とを乗算する乗算回路と、この乗算回路の出力を増幅し
てアクチュエータに供給する駆動回路とを備えて構成す
る。

（作用〕 上記構成によりサーボゲインコントロール回路は、絶対
値増幅器においてローパスフィルタの出力を増幅しこの
増幅した結果（ＡＢｓとする）に対して適当な値に設定
したオフセットを加える。

オフセット値の選定に当っては、高い周波数埴において
はオフセット・値に化（てＡＢＳの値は無視し得る程小
さく、低い周波数域においてはオフセント値１まＡＢＳ
に比して無視し得る如（に選定する。

このよ二＼チシて得られた絶対値増幅器の出力を位相補
償　　の出力と乗算すれば、低域周波数においては利→
が大きく、高域周波数′辷おいては位相補償回路の出力
にほぼ等しいオープンループゲインが得れる。すなわち
低域において大きな゛利得が得られ、高域のゼロクロス
点付近で十分な位相余裕を有し、しかもサーボ帯域は広
がらない。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

−第１図においてＲ１５よび工２は２つの検出信号の入
力端子である。本実施例において、これ等の検出信号は
、３スボツ１〜法を用い１；ＣＤプレーヤの２つのサイ
ドスポットの各反射光から得られたものとする。

入力端子１１および工２は、いずれも正相入力端子を接
地した演算増幅器１および２の各反転入力端子とそれぞ
れ接続する。演算増幅器１および２は抵抗器による負帰
還をほどこした通常の接続を有する（後述する＊＊ｍ幅
器３および９の構成も同様である。）。

演算増幅器１の出力は分圧抵抗器Ｒ１およびＲ２の直列
回路を介して接地する。抵抗Ｒ１およびＲ２の接続点は
演算増幅器３の、正相入力と接続する。　　　　　　・ 演算増＠！１２の出力は抵抗器Ｒ３を介して演算増幅器
３の反転入力と接続する。演算増幅器３には帰還抵抗器
Ｒ３を接続する。このように構成した演算増幅器３は２
つの入力の差をとる差動増幅器として作用する（もしＲ
１＝Ｒ３、Ｒ２−Ｒ４とすれば出力は各入力の差のＲ２
・’Ｒ１倍となる）演算増幅器３の出力は位相補償回路
４およびローパスフィルタ５の各入力に接続する。ロー
パスフィルタ５の遮断周波数は杓１００比とする。ロー
パスフィルタ５の出力は絶対値増幅器６の入力と接続す
るｅ絶対値増幅器６は入力の絶対値を増幅した後これに
ある一定値のオフセット電圧を加えて出力する機能を有
する。このオフセット付加機能を便宜上端子７からの矢
印で図示しである。

８は乗算回路であり、２つの入力ＸおよびＹを乗ｔｓす
る。一方の入力（Ｘ）は位相補償回路４の出力と、他方
の入力（Ｙ＞は絶対値増幅器６の出力と、それぞれ接続
する。乗算回路８の出力は演算増幅器９の正相入力に接
続する。＊輝増幅器９の反転入力は抵抗器Ｒ５を介して
接地する。抵゛抗器Ｒ６は帰還抵抗器である。演算増幅
１９はアクチュエータ１０の駆動回路として機能する。

アクチュエータ１０はコイルＬと抵抗器Ｒ７との直列回
路で示しである。これはコイルＬを流れる電流に比例し
た電磁的駆動力が発生し、不図示の負荷（光学系）を駆
動することを示す。

つぎに第１図の回路の動作について説明する。

ＣＤプレーヤのメーンピームが正確にトラック上に照射
されているならば、２つのサイドスポットによる反射光
量の差による演算増幅器３の出力は零である。

演算増幅器３の出力（誤差信号）をｆ（ｔ）、幅度とす
る。オフセットを１ボルトとすると、絶となり、これに
位相補償回路４の出力ａ（ｔ）乗ずる乗算回路８の出力
は となりａ（ｔ）より十分大きくなる。

であるので（７）式はほぼｇ　（ｔ）と等しくなり、位
相補償回路４の出力とほぼ等しい。

（７）式に基ずくオープンループゲインを図示すると第
２図の曲線Ｂ−となる。第２図の曲線＜Ａ）および（Ｃ
）は前述の第３図のディスクベックおよび位相特性と同
一とする。

第２図を第３図と比較すれば明らかなように低域周波数
における利得の余裕は増大し、それに比してゼロクロス
点は周波数の高い方へ移動することはない。即ちサーボ
帯域は広がらない。

第１図の実施例における位相補償回路４、ローパスフィ
ルタ５、絶対値増幅器６（オフセット付加の方法を含む
）、乗算回路８としては種々の型式があるが、最も適当
なものを選定し使用することができる。

以上のサーボゲインコントロール回路によって、ＣＤプ
レーヤのトラッキングにおける耐振性とＣＤ表面の傷へ
の耐性との両方を同時に改善することができる。

（効果〕 本発明によるサーボゲインコントロール回路は、２つの
検出信号の差の誤差信号によって動作するす７ボｔ＊＊
において、この誤差信号の周波数の低域におけるオープ
ンループゲインを高めることによって周波数の低い外部
擾乱原因に対するサーボの特性を改善すると同時に、周
波数の高い外部擾乱原因に対しては十分の位相余裕を保
持しつつかつ過度応答とならないようにす＝ボ帯域は低
く押えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図の回路の特性を示す図表、第３図は従来例の説明のた
めの図表である。 工１、工２・・・・・・２つの検出信号、３・・・・・
・差動増幅器、 ４・・・・・・位相補償回路、 ５・・・・・・ローパスフィルタ、 ６・・・・・・絶対ｌｉｔ増幅器、 ８・・・・・・乗算回路、 ９・・・・・・駆動回路ゎ 出願人　日本電気ホームエレクトロニクス株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２つの検出信号の振幅の差によってアクチュエータ
   を制御するサーボ機構において、 前記２つの検出信号の振幅の差を求める差動増幅器と、
   この差動増幅器の出力を共に入力するローパスフィルタ
   および位相補償回路と、前記ローパスフィルタの出力の
   絶対値を増幅しその結果に一定のオフセットを加えて出
   力する絶対値増幅器と、この絶対値増幅器の出力と前記
   位相補償回路の出力とを乗ずる乗算回路と、この乗算回
   路の出力を増幅し前記アクチュエータへ供給する駆動回
   路とを具備することを特徴とするサーボゲインコントロ
   ール回路。