JPS63198104A - Servo circuit for rotary recording medium - Google Patents

Servo circuit for rotary recording medium

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JPS63198104A
JPS63198104A JP2954187A JP2954187A JPS63198104A JP S63198104 A JPS63198104 A JP S63198104A JP 2954187 A JP2954187 A JP 2954187A JP 2954187 A JP2954187 A JP 2954187A JP S63198104 A JPS63198104 A JP S63198104A
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actuator
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recording medium
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Shigeaki Wachi
滋明 和智
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Abstract

PURPOSE:To construct a servo circuit which suppresses an offset to eccentricity and shows high responsiveness to disturbance by constituting a servo system to the eccentric component of a digital circuit and constituting the servo circuit to the compensation of the response characteristic of an actuator with an analog circuit. CONSTITUTION:The servo loop which responds a servo error signal, based on the eccentric components, consisting of a comparatively low frequency, is formed wit the digital circuit 10 and the servo system circuit to the actuator 30, which responds a comparatively high frequency and whose transmission characteristic is fixed with the mechanical characteristic of the actuator 30, is formed with the analog circuit 20. Thus, it is easy to vary the transmission characteristic corresponding to the eccentric error signal even when the kind of disk and its rotating period alter. Since in the servo system to the actuator 30 a compensation circuit can be kept constant by means of the mechanical transmission characteristic of the actuator 30, it can easily realized with the analog circuit even if treated frequency is comparatively high.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、回転記録媒体に対するサーボ回路にかかわ
り、特に、ディスクから情報を読み出し、または記録す
るようなピックアップのサーボ回路に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a servo circuit for a rotating recording medium, and particularly to a servo circuit for a pickup that reads or records information from a disk.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、例えば光ディスク等の回転記録媒体に記録さ
れている情報を読み出すときに必要とされるトラッキン
グサーボ回路、またはフォーカスサーボ回路等において
、そのフィードバックループ内に主にアクチュエータの
機械的な特性の補償を行う第1の伝達要素と9回転記録
媒体の偏心誤差成分に対して、高い伝達ゲインを有する
ような第2の伝達要素とを少なくとも備え、前記第1の
伝達要素をアナログ回路によって構成し、前記第2の伝
達要素をデジタル回路によって構成したものである。
The present invention mainly incorporates mechanical characteristics of an actuator into a feedback loop of a tracking servo circuit or a focus servo circuit that is required when reading information recorded on a rotating recording medium such as an optical disk. The recording medium comprises at least a first transmission element that performs compensation and a second transmission element that has a high transmission gain with respect to the eccentricity error component of the nine-rotation recording medium, and the first transmission element is configured by an analog circuit. , the second transmission element is configured by a digital circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

回転記録媒体としては、磁気ディスクや光ディスク等が
実用化されているが、特に、光ディスクの場合は、記録
面密度がきわめて高いから、かかる記録情報を読み出す
光学ピックアップとしては高い応答性と、残留偏差の小
さいサーボ系が必要になる。
Magnetic disks, optical disks, etc. have been put into practical use as rotating recording media.In particular, optical disks have extremely high recording surface density, so they require high responsiveness and low residual deviation as optical pickups for reading such recorded information. A small servo system is required.

そのため、従来は光ディスクに対するサーボ系は、高い
ループゲインと安定性を得ることを目的としてなされ、
例えば、レーザ光を照射するアクチュエータ(2軸機構
)の応答性を改善すると共に、アクチュエータの2次特
性による位相廻りを補償するために複雑な位相補償回路
を使用してなるべく高帯域で高利得のサーボ特性が得ら
れるように設計していた。
Therefore, conventionally, servo systems for optical disks were designed with the aim of obtaining high loop gain and stability.
For example, in addition to improving the responsiveness of the actuator (two-axis mechanism) that irradiates laser light, we also use a complex phase compensation circuit to compensate for the phase shift due to the actuator's secondary characteristics, and achieve high gain in as high a band as possible. It was designed to provide servo characteristics.

しかしながら、一般的にサーボ回路において、サーボ帯
域を広くし、かつ、全体のループゲインを高くすること
は、制御理論で知られているように安定性を損なう要因
となると同時に、無駄な熱損失を発生してアクチュエー
タの温度上昇、及び消費電力の増大を招くという問題が
あった。
However, in general, in servo circuits, widening the servo band and increasing the overall loop gain impairs stability, as is known from control theory, and at the same time reduces unnecessary heat loss. There is a problem in that this causes an increase in the temperature of the actuator and an increase in power consumption.

そこで、本出願人は先にかかる問題点を軽減するサーボ
方式(特願昭61−129125号)を提案した。
Therefore, the present applicant previously proposed a servo system (Japanese Patent Application No. 129125/1982) to alleviate the above problems.

このサーボ方式の概要は、第1の伝達要素として、光デ
ィスクの回転偏心誤差成分に対して高い伝達利得を有す
る回路を設けると共に、第2の伝達要素としてアクチュ
エータの機械的な伝達特性を補償することができる回路
を使用し、サーボエラー信号に対して選択的にフィード
バック回路を構成することにより、応答性を高くし、か
つ、残留偏差の少ないサーボ装置を構成するものである
The outline of this servo system is to provide a circuit with a high transmission gain against the rotational eccentricity error component of the optical disk as the first transmission element, and to compensate for the mechanical transmission characteristics of the actuator as the second transmission element. By using a circuit that can perform this and selectively configuring a feedback circuit for a servo error signal, a servo device with high responsiveness and low residual deviation is constructed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、ディスクの偏心による例えばトラッキン
グエラー信号は、ディスクの回転周期に比例する基本的
な周波数fOの成分の外にその高調波成分が含まれてお
り、かつ、CLV方式%式% ク内周側と外周側で回転周期が変化するため、このよう
な偏心によるトラッキングエラー成分に追従して伝達特
性が変化するような回路をアナログ回路で構成すること
はきわめて困難であった。
However, for example, the tracking error signal due to disk eccentricity includes harmonic components in addition to the fundamental frequency fO component proportional to the rotation period of the disk, and the CLV method % formula % Since the rotation period changes on the outer circumferential side, it is extremely difficult to construct a circuit using an analog circuit in which the transfer characteristics change in accordance with the tracking error component caused by such eccentricity.

すなわち、n個の偏心周波数成分子1・・・fl・・・
fnに対してループゲインの高いサーボ系を形成する場
合は、第3図に示すように入力−出力端子間に4個の演
算増幅器AI * A2 + A 3 、A 4からな
るステートバリアプルフィルタ(状態変数フィルタ)を
n個並列接続し、各ステートバリアプルフィルタの共振
周波数をそれぞれfl・・・fi・・・fnに設定する
。そして、回転ディ8りの駆動モータ等から出力される
回転周期に比例したクロック信号FGを分周回路D(1
)・・・D (i)・・・D(n)を介して17n(n
=1・2・3・・・n)に分周し、各ステートバリアプ
ルフィルタのバントパス周波数f(。)を決定するスイ
ッチドキャパシタC3(1)・・・C3(1)・・・C
S (n)に供給することにより各周波数がωdl、ω
d2.ωd3・・・・・で利得が無限大とがるような伝
達回路を構成している。そのため回路構成が複雑になり
、このような伝達回路の調整及び構成は取り扱う周波数
が低いにもかかわらず実現が困難であった。
That is, n eccentric frequency component elements 1...fl...
When forming a servo system with a high loop gain for fn, as shown in Fig. 3, a state variable filter ( n state variable filters) are connected in parallel, and the resonance frequency of each state variable filter is set to fl...fi...fn. Then, a clock signal FG proportional to the rotation period output from the drive motor of the rotation diode 8 is applied to a frequency dividing circuit D (1
)...D (i)...D(n) through 17n(n
Switched capacitor C3(1)...C3(1)...C which divides the frequency into 1, 2, 3...n) and determines the bunt pass frequency f(.) of each state variable filter.
S (n), each frequency becomes ωdl, ω
d2. A transmission circuit is constructed in which the gain is infinitely sharp at ωd3. Therefore, the circuit configuration becomes complicated, and it is difficult to adjust and configure such a transfer circuit even though the frequency to be handled is low.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、かかる問題点にかんがみてなされたもので、
回転記録媒体に対するサーボ回路において、比較的低い
周波数からなる偏心成分に基づくサーボエラー信号に応
答するサーボループはデジタル回路によって形成し、比
較的高い周波数に応答し伝達特性がアクチュエータの機
械的な特性によって固定されるアクチュエータに対する
サーボ系回路はアナログ回路によって形成するようにし
たものである。
The present invention has been made in view of these problems.
In a servo circuit for a rotating recording medium, a servo loop that responds to a servo error signal based on an eccentric component consisting of a relatively low frequency is formed by a digital circuit, and a servo loop that responds to a relatively high frequency and whose transfer characteristics depend on the mechanical characteristics of the actuator. The servo system circuit for the fixed actuator is formed by an analog circuit.

〔作用〕[Effect]

偏心成分に対するサーボ系はデジタル回路で構成されて
いるから、ディスクの種類、及びその回転周期が変化し
たときにも、その偏心エラー信号に対応して伝達特性を
可変にすることが容易になり、また、アクチュエータに
対するサーボ系はアクチュエータの機械的な伝達特性に
よって、その補償回路は一定とすることができるから、
取り扱う周波数が比較的高くてもアナログ回路で容易に
実現することができる。
Since the servo system for the eccentric component is composed of a digital circuit, it is easy to change the transfer characteristics in response to the eccentric error signal even when the type of disk and its rotation period change. In addition, the compensation circuit of the servo system for the actuator can be kept constant depending on the mechanical transmission characteristics of the actuator.
Even if the frequency handled is relatively high, it can be easily realized using analog circuits.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例を示す回転記録媒体に対する
サーボ回路を示したもので、一点鎖線で囲った10の部
分はデジタル回路で構成されているサーボ目標値に対す
る第1の補償回路、同じく20の部分はアナログ回路で
構成されているアクチュエータの機械的な伝達特性に対
する第2の補償回路である。
FIG. 1 shows a servo circuit for a rotating recording medium according to an embodiment of the present invention, and a portion 10 surrounded by a dashed line is a first compensation circuit for a servo target value, which is composed of a digital circuit; Similarly, the portion 20 is a second compensation circuit for the mechanical transmission characteristics of the actuator, which is composed of an analog circuit.

第1の補償回路10は加算回路11と、サーボエラー信
号をサンプル化してデジタル信号に変換するA/D変換
器12と、スピンドルモータ等の回転周期に比例するク
ロック信号FGによって駆動されるシフトレジスタ13
 、 D/A変換器14、及び係数回路15によって構
成されている。
The first compensation circuit 10 includes an adder circuit 11, an A/D converter 12 that samples a servo error signal and converts it into a digital signal, and a shift register driven by a clock signal FG proportional to the rotation period of a spindle motor or the like. 13
, a D/A converter 14, and a coefficient circuit 15.

16はディスクの制御目標値xreffと、アクチュエ
ータの制御量Xの比較を行い、トラッキングエラー信号
TEを出力する比較器、17はローバルフィルタ、18
は係数回路を示す。
16 is a comparator that compares the disk control target value xref and the actuator control amount X and outputs a tracking error signal TE; 17 is a lobal filter; 18
indicates a coefficient circuit.

第2の補償回路20にはアクチュエータの機械的な応答
特性を補償するために低域の位相おくれ補償を行う演算
増幅器21.高域で位相の進み補償を行う2段の演算増
幅器22.23が設けられており、これらの位相補償は
アクチュエータの伝達要素30の応答特性によって所定
のサーボ帯域内でサーボ特性が安定になるように設定さ
れるものである。
The second compensation circuit 20 includes an operational amplifier 21 that performs low-frequency phase lag compensation to compensate for the mechanical response characteristics of the actuator. Two-stage operational amplifiers 22 and 23 are provided that perform phase lead compensation in the high frequency range, and these phase compensations are performed so that the servo characteristics become stable within a predetermined servo band depending on the response characteristics of the transmission element 30 of the actuator. It is set to .

本発明の一実施例を示すトラッキングサーボ回路は、比
較器16から出力されるトラッキングエラー信号TEを
、デジタル回路で形成されている第1の補償回路10.
及びアナログ回路で形成されている第2の補償回路20
に分配するようになされている。
A tracking servo circuit according to an embodiment of the present invention converts a tracking error signal TE output from a comparator 16 into a first compensation circuit 10.
and a second compensation circuit 20 formed of an analog circuit.
It is designed to be distributed to

加算器11 、 A/D変換器12.シフトレジスター
 3 、 D/A変換器14からなる閉ループにはディ
スクの回転周期りで一巡するような遅延量がクロック信
号FGによって与えられる。したがって、その伝達関数
G (S)は G(S)   =  1− Ko  e −tsとされ
、第2図(a)に示すように、ディスクの・・)となる
点で、ピーク点を有するクシ形のバンドパスフィルタを
構成する。
Adder 11, A/D converter 12. A clock signal FG provides a delay amount to the closed loop consisting of the shift register 3 and the D/A converter 14 so that the circuit goes around once per the rotation period of the disk. Therefore, the transfer function G(S) is given as G(S) = 1-Ko e -ts, and as shown in Fig. 2(a), the comb has a peak point at the point where...) on the disk. Construct a shaped bandpass filter.

したがって、この第1の補償回路lOはディスクの回転
周期りを基本波ω0とする偏心エラー成分及び偏心エラ
ーの高調波成分に対して、高い伝達ゲインを有する伝達
要素となり、このサーボループによってディスクの偏心
に基づくトラッキングエラーに対して定常偏差の少ない
制御を行わせることができる。
Therefore, this first compensation circuit IO becomes a transmission element having a high transmission gain for the eccentricity error component and the harmonic component of the eccentricity error whose fundamental wave ω0 is equal to the rotation period of the disk, and this servo loop serves as a transmission element that has a high transmission gain for the eccentricity error component and the harmonic component of the eccentricity error. Control with less steady-state deviation can be performed for tracking errors due to eccentricity.

なお、係数回路15はその伝達ゲインKOを1以下に設
定し、ピーク点の減衰量を設定するものである。
Note that the coefficient circuit 15 sets its transmission gain KO to 1 or less and sets the amount of attenuation at the peak point.

また、演算増幅器21,22.23からなる第2の補償
回路20は、一般に2次系の伝達関数クチュエータの伝
達要素30の位相補償を行うものであって、その伝達特
性は、例えば第2図(b)に示すように、主に外乱成分
に対してアクチュエータが有効な応答特性を示すように
設定される。
Further, the second compensation circuit 20 consisting of the operational amplifiers 21, 22, and 23 generally performs phase compensation of the transfer element 30 of the transfer function actuator of the secondary system, and its transfer characteristic is shown in FIG. 2, for example. As shown in (b), the actuator is set so as to exhibit effective response characteristics mainly to disturbance components.

したがって、この回路はアクチュエータの機械的な伝達
特性によって一義的に設定され、高域の周波aI&、分
が含まれるがアナログ回路で容易に形成することができ
る。
Therefore, this circuit is uniquely set by the mechanical transfer characteristics of the actuator and includes high frequencies aI&, but can be easily formed using an analog circuit.

なお、係数回路18.24は偏心成分に対するサーボ利
得と、外乱成分に対するサーボ利得の割合を適当に設定
し、このサーボ回路の全体のサーボ特性を決定するもの
である。
The coefficient circuits 18 and 24 are used to appropriately set the ratio of the servo gain to the eccentric component and the servo gain to the disturbance component, and determine the overall servo characteristics of this servo circuit.

以上はトラッキングサーボを実施例としたが、回転記録
媒体に対するサーボ回路は、目標値の大部分が偏心成分
とみなされるから、このようなサーボ回路はフォーカス
サーボ、スピンドルサーボ等にも有用である。
Although tracking servo has been described as an example, since most of the target value in a servo circuit for a rotating recording medium is considered to be an eccentric component, such a servo circuit is also useful for focus servo, spindle servo, etc.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の回転記録媒体に対するサ
ーボ回路は、デジタル回路によって偏心成分に対するサ
ーボ系が構成され、アナログ回路によって7クチユエー
タの応答特性の補償に対するサーボ回路を構成している
から、偏心に対して定常偏差を抑圧し、かつ、外乱に対
しても高い応答性を示すサーボ回路が構築できるという
効果がある。
As explained above, in the servo circuit for the rotating recording medium of the present invention, the digital circuit constitutes the servo system for the eccentric component, and the analog circuit constitutes the servo circuit for compensating the response characteristics of the seven cutter units. This has the advantage that it is possible to construct a servo circuit that suppresses steady-state deviations and exhibits high responsiveness to disturbances.

また、このようなサーボ回路の設計及び調整が容易にな
るという利点がある。
Another advantage is that the design and adjustment of such a servo circuit becomes easy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の回転記録媒体に対するサーボ回路の一
実施例を示すブロック図、第2図(a)。 (b)は第1の補償回路、及び第2の補償回路の周波数
応答特性を示すデータ図、第3図は本発明の先行技術の
一部分を示す回路図である。 図中、10はデジタル回路からなる第1の補償回路、2
0はアナログ回路からなる第2の補償回路、30はアク
チュエータの伝達要素、xref、は制御目標値、Xは
制御量を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a servo circuit for a rotating recording medium of the present invention, and FIG. 2(a). (b) is a data diagram showing the frequency response characteristics of the first compensation circuit and the second compensation circuit, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a part of the prior art of the present invention. In the figure, 10 is a first compensation circuit consisting of a digital circuit;
0 is a second compensation circuit made of an analog circuit, 30 is a transmission element of the actuator, xref is a control target value, and X is a control amount.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] アクチュエータの機械的な特性を補償するための高域エ
ラー信号を伝送する第1の伝達要素と、回転記録媒体の
偏心成分に対応するための低域エラー信号を伝送する第
2の伝達要素をサーボループ内に設け、前記第1の伝達
要素はアナログ回路によって構成し、前記第2の伝達要
素はデジタル回路によって構成したことを特徴とする回
転記録媒体に対するサーボ回路。
A first transmission element that transmits a high-frequency error signal to compensate for the mechanical characteristics of the actuator and a second transmission element that transmits a low-frequency error signal to compensate for the eccentric component of the rotating recording medium are connected to the servo. A servo circuit for a rotating recording medium provided in a loop, wherein the first transmission element is configured by an analog circuit, and the second transmission element is configured by a digital circuit.
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