JPS63318611A

JPS63318611A - モ−タ・サ−ボ回路

Info

Publication number: JPS63318611A
Application number: JP62154365A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Hirata; 平田　正文
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1987-06-23
Filing date: 1987-06-23
Publication date: 1988-12-27
Also published as: US4902949A

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】発明の要約モータ起動時、目標速度（基準速度）変更時。

大幅な負荷変動時等においてすみやかに定常速度状態に
移行させるようにするために９位相補償回路のコンデン
サに並列に抵抗を接続し、定常速度状態でないときには
コンデンサを切離しこれに代えてに記抵抗を接続するよ
うにした。

発明の背景技術分野この発明はモータの回転速度を一定に保つようフィード
バック制御する。必要に応じて回転位相制御を行なうモ
ータ・サーボ回路に関する。

従来技術とその問題点モータの回転速度を一定に保つようフィードバック制御
するモータ・サーボ回路は、モータの回転速度を検出す
る回転速度検出器、検出した回転速度を与えられた基準
速度と比較して回転速度誤差を検出する速度誤差検出回
路、および人力する速度誤差信号に基づいてモータ駆動
回路を制御する。コンデンサを含む位相補償回路を備え
ている。回転位相の制御も行なうものにあってはさらに
、モータの回転位相を検出する回転位相検出器、検出し
た回転位相と所与の基準位相とを比較してその差を検出
する回転位相誤差検出回路、および検出された回転位相
誤差と上記の回転速度誤差とを加算（または減算）して
上記位相補償回路に与える演算手段を備えている。

このような従来のモータ・サーボ回路においてはモータ
の起動時、基準速度が変化したときなどにおいて回転速
度誤差がきわめて大きくなり太きな信号が上記位相補償
回路に入力するのでそのコンデンサに直流電荷が充電さ
れてしまい、この直流電荷が放電されるまでサーボ回路
が制御不能に陥り、モータが定常速度に達してサーボ・
ロック状態になるまでに時間がかかっていた。

このような問題点を解決するために、サーボ争ロツタ状
態にあるかどうかを検出する回路を設け、ロック状態に
ないときには上記コンデンサをダイオードによって短絡
するモータ・サーボ回路が提案された（特開昭６１−１
２９７７２号公報）。この回路によるとダイオードを通
してコンデンサの電荷が放電されるのでサーボ・ロック
状態になるまでの時間が〒くなることが期待される。

しかしながら、コンデンサがダイオードによって短縮さ
れているためにサーボ系の開ループ・ゲインが下がり、
このために大きな負荷索動に対処できない、起動時にモ
ータが起動されない、定常速度に達するまでに非常に時
間がかかるなどの問題が生じることが指摘されている。

発明の概要発明の目的この発明は、モータ起動時、基準速度変更時等において
も迅速に応答しモータ回転速度をすみやかに定常速度に
もたらすことのできるモータ・サーボ回路を提供するこ
とを目的とする。

発明の構成と効果この発明は、モータの回転速度を検出する回転速度検出
手段、検出した回転速度を所与の基準速度と比較して回
転速度誤差を検出する速度誤差検出手段、および人力す
る速度誤差信号に基づいてモータ駆動回路を制御するコ
ンデンサを含む位相補償回路を備えたモータ・サーボ回
路において。

検出された回転速度が基準速度の近傍にある定常速度状
態を検出する定常速度検出手段、上記コンデンサに並列
に接続された抵抗回路、ならびに定常速度検出手段によ
って定常速度状態にあると判定されているときには上記
コンデンサを、それ以外のときには上記抵抗回路を位相
補償回路に接続するよう、上記コンデンサと抵抗回路と
を切換える切換手段を設けたことを特徴とする特この発
明によると、モータ起動時、基準速度の変更時、大幅な
負荷変動時等においてモータの回転速度が定常状態から
外れたときには９位相補償回路のコンデンサを切離しこ
れに代えて抵抗回路を接続するようにしている。したが
って、一方ではコンデンサに充電されるような問題が生
じることがなくこのためにサーボ制御が不能に陥ること
がなく、他方ではサーボ系の開ループ・ゲインを極端に
低下させることが無いのですみやかな定常速度状態への
移行が達成できる。またコンデンサに充電されることが
無いから定常速度状態に入るときに生じるオーバ・シュ
ートが少なくなる。さらに定常速度状態に入ったときに
はコンデンサが接続されるから低域補償が働き、ドリフ
ト、負荷変動の増加を防止でき、安定なサーボ制御が達
成できる。

実施例の説明この実施例は９回転する磁気ディスクに撮像した静止映
像信号を記録する電子スチル・カメラ（スチル・ビデオ
・カメラ）、その他の磁気記録装置、または磁気ディス
クから静１１１映像信号を＋Ｉｒ生する再生装置にこの
発明を適用したものである。

第１図において、磁気ディスク１はモータ１１のスピン
ドルにチャッキングされ、モータ１】によって回転させ
られる。モータ１１はその駆動回路６によって回転駆動
される。撮像装置４によって撮像された被写体を表わす
映像信号は記録／再生装置５で所定の処理が加えられた
のち磁気ヘッド２によって磁気ディスク１の所定のトラ
ックに記録される。場合によっては磁気へラド２によっ
て磁気ディスク１の所定のトラックからの再生が行なわ
れ、再生された映像信号は回路５で所定の処理が加えら
れ、出力端子（図示路）から外部に出力される。

このような映像信号の記録／１ｆ生処理の制御は　。

システム制御回路ｌＯによって行なわれる。この実施例
で特に関連する部分についていうと、システム制御回路
１０はモータ駆動回路６．後に示す基■速度発生回路１
３．基準位相発生回路１４．回転速度誤差検出回路１５
および回転位相誤差検出回路１６を制御する。またモー
タの回転開始指令スイッチ１９からの入力信号がこの制
御回路ＩＯに人力する。

基準速度発生回路１３はモータ１１の目標回転速度を表
わす信号（たとえば一定周波数の信号）を発生するもの
で、この基準回転速度信号は回転速度誤差検出回路１５
に入力する。モータ１１の回転速度は周波数発生器１２
で測定され、この測定された回転速度を表わす信号（回
転速度に比例した周波数の信号）も回転速度誤差検出回
路１５に与えられる。回転速度誤差検出回路１５は人力
する基準回転速度と測定された回転速度との差を険出し
、この回転速度差を表わす信号（たとえば電圧信号）Ａ
を出力する。この回転速度誤差信号は抵抗２Ｇを経て位
相補償回路２０に人力するとともに定常速度検出回路１
８に人力する。

扶準位相発生回路１４は、垂直、本宅同期信号等を発生
して撮像装置４および記録／再生装置５に与えるととも
に、これらの同期信号に同期した基準位相を表わす信号
（たとえばモータの基準回転速度における１回転当り１
個のパルス）を発生して回転位相誤差検出回路１６に与
える。一方、磁気ディスク１の１回転当り１パルス出力
される回転位相を表わす位相パルスＰＣが位相発生器３
から発生され１回転位相誤差検出回路１６に入力する。

この回路１Ｂは入力する基準位相と検出位相との差を表
わす信号（たとえば電圧信号）Ｂを出力する。この位相
誤差信号Ｂは切換スイッチ３２の一方の入力端７’ａに
与えられる。切換スイッチ３２の他方の入力端子すには
固定バイアス回路１７から出力される一定の位相誤差（
位相誤差零も含む）を表わす信号Ｃが入力している。切
換スイッチ３２の切換状態に応じて信号ＢまたはＣが抵
抗２７を経て位相補償回路２０に人力する。抵抗２６を
通して位相補償回路２０に人力する回転速度誤差信号Ａ
と抵抗２７を通して人力する位相誤差信号Ｂまたは固定
位相信号Ｃはこれらの抵抗２８．２７によって加算（ま
たは減算）される。

テレビジョン・システム等から導き出される動画の映像
信号中からその１駒分の静止映像信号を抽出して磁気デ
ィスク１に書込むような場合には外部同期が必要となる
。このような場合には、外部から入力する映像信号から
垂直同期信号が抽出され、この垂直同明信号を用いて基
準位相信号が作成される。そして、切換スイッチ（図示
略）によって基準位相発生回路１４の出力基準位相信号
に代えて上記の作成された外部同期の基準位相信号が回
転位相誤差検出回路１Ｂに与えられる。

位相補償回路２０は演算増幅器２１を含み、これに帰還
回路が接続されている。帰還回路は抵抗２２とこれに並
列に接続された時定数切換回路とからなり９時定数切換
回路は並列に接続されたコンデンサ２４と抵抗２５１時
定数を切換えるためにこれらのうちのいずれか一方を選
択する切換スイッチ３１およびこの切換スイッチ３１に
接続された抵抗２３から構成されている。コンデンサ２
４は切換スイッチ餠のａ側に、抵抗２５はｂ側にそれぞ
れ接続されている。位相補償回路２０の出力信号がモー
タ駆動回路６に与えられ、、モータ１１が基準回転位相
をもって基準回転速度で回転するように制御される。

切換スイッチ３１および３２は定常速度検出回路１８の
出力信号りによって制御される。この定常速度検出回路
１８は１回転速度誤差信号Ａに基づいて回転速度ｚ１差
が一定の範囲内に収まっているかどうかを検出するもの
であり、一定の範囲内にあれば（定常速度状態）信号り
はＨレベルになり、それ以外の場合にはＬレベルになる
。

定常速度検出回路１８の一具体例が第２図に示されてい
る。この定常速度検出回路１８は、２つの異なる基準電
圧Ｖ　　、Ｖ２を発生する基準電圧発生回路４４と２つ
の差動増幅器４１．４２を含んでいる。

一方の差動増幅器４１の正側入力端子にはレベルが高い
方の基準電圧ｖ１が、ｆｔ！！方の差動増幅器４２の負
側入力端子には低い方の、Ｕ＊電圧Ｖ　がそれぞれ入力
する。差動増幅器４１．４２の他方の入力端子には回転
速度誤差信号Ａがそれぞれ入力する。差動増幅器４１．
４２の出力側はＡＮＤ回路４３に接続されている。した
がって、入力する回転速度誤差信号Ａのレベルが基準電
圧ｖｌとＶ２の間にあるときに定常速度状態検出信号り
はＨレベルとなる。

次に第３図を参照して第１図のモータ・サーボ回路の動
作について説明する。

スイッチ１９がオンとされるとこの信号がシステム制御
回路ＩＯに人力し、これによって上記の回路６、　＋３
．１４．１５．１６等が上述した所定の動作を開始する
。

最明モータ１１は停止しているから、信号Ａによって表
わされる回転速度誤差はきわめて大きく、定常速度検出
回路１８の出力信号りはＬレベルである。これによって
切換スイッチ３Ｉはｂ側に接続され、抵抗２５が上記帰
還回路に接続される。したがって位相補償回路２０は低
域にポールをもたないことになる。回転速度誤差信号Ａ
は大きな値をもちこれが位相補償回路２０を経てモータ
駆動回路゛６に与えられるので、モータ１１が起動され
る。また切換スイッチ３２もｂ側に接続され固定位相信
号Ｃが位相補償回路２０に与えられる。

やがてモータ１１の回転速度が速くなり回転速度誤差信
号Ａのレベルがｒがり２回転速度が定常回転速度に近づ
くと定常速度検出回路１８の出力信号りがＨレベルにな
る。すると切換スイッチ３１がａ側に切換えられコンデ
ンサ２４が接続されることによって位相補償回路２０の
低域補償が働く。切換スイッチ３２もａ側に切換えられ
、回転位相誤差信号Ｂが位相補償回路２０に与えられ回
転位相制御も行なわれる。

抵抗２５と切換スイッチ３１を設けずにはじめからコン
デンサ２４が接続されている場合には２回転速度誤差信
号Ａのレベルが高いときにコンデンサ２４に直流電荷が
充電され、これによってモータ■１の回転速度が基準速
度以上になっていわゆるオーバ・シュートを起こしてし
まう。

しかしながら第１図の実施例においては、モータ１１の
回転速度が定常速度範囲に達するまでスイッチ３１がｂ
側に接続されコンデンサ２４に代えて抵抗２５が接続さ
れているために、コンデンサ２４には直流電荷が充電さ
れず低域補償による位相遅れもないのでオーバ・シュー
トのない高速応答のサーボ系を構成できる。

さらに切換スイッチ３１がａ側に切換えられたのちはコ
ンデンサ２４による低域補償が働くので負荷変動に対す
る位相系の耐負荷特性も良好となる。

また切換スイッチ３２によってモーター１の回転速度が
定常速度範囲に達するまで回転位相３差検出Ｂを位相補
償回路２０に与えず固定バイアスとしているので、モー
ター１の立上り時の回転制御が位相誤差出力に影響され
ることなく位相ロックも早くできるようになる。

第４図から第６図は速度制御系における伝達関数のゲイ
ン線図および位相線図を示している。これらの図におい
て、（＾）は開ループのボード線図（ゲイン線図および
位相線図）を、（Ｂ）は閉ループのゲイン線図をそれぞ
れ示している。実線はゲイン、破線は位相をそれぞれ示
している。

第４図はモータの回転速度が定常速度範囲に入っている
ときの特性である。すなわち第１図において切換スイッ
チ３１がａ側に接続されている場合のものである（抵抗
２５および切換スイッチ３１をもたない場合も同じ）。

これらの図において、ｆ　はモータのボール、　　ｆｔ
、は位相補償回路の第１ポール”１１は位相補償回路の
ゼロ、ｆｌはＯｄｎ交鎖周波数、Ａ　は１貞流ゲイン、
ｆ　゛は閉ループ時の一３ｄＢ帯域幅である。

第５図は第１図の回路において定常状態以外のときの特
性、すなわち切換スイッチ３１がｂ側に接続されている
ときの特性である。ここでｆ２はＯｎ交鎖周波数、Ａ　
は直流ゲイン、ｆ　°は閉ループ時の一３ｄＢ帯域幅で
ある。

第６図は抵抗２５および切換スイッチ３１をもたない従
来の回路における定常状態以外のとき（モータ起動時、
基準速度、基準位相の変更時等、すなわちコンデンサの
短絡時）の特性を示している。ここでｆ　はＯｄＢ交鎖
周波数、Ａ３は直流ゲイン、ｆ　°は閉ループ時の一３
ｄｌ）帯域幅である。

第４図から第６図において、Ａ　ＮＡ　２　＞　＞　Ａ
　３　。

ｆ　ζｆ＞）ｆ、ｆ’ζｆ２°〉〉ｆ３°の関係にある
。すなわち、第１図に示す回路においてモータ起動時等
における周波数帯域（ｆ２゜ｆ　　’）およびゲイン（
Ａ２）は定常状態におけるそれら（ｆ　　、ｆ　　’、
Ａ１）とほぼ等しく、従未到におけるもの（第６図、ｆ
、ｆ３°、Ａ３）よりもすぐれていることが分る。

閉ループ時における一３ｄＢ帯域幅は応答周波数を表わ
すので帯域が広いほど立上りが早いことを意味する。ま
た直流ゲオンが小さいとモータが起動しない、または最
大電流が流れずモータの立上りが著しく遅くなる等の不
都合を生じるのである。

第１図に示す実施例において、定常速度検出回路１８を
設けずに、ｄ転速度誤差検出回路Ｉ５の出力をシステム
制御回路ＩＯのＣＰＵに判定させ、この判定結果によっ
て切換スイッチ３１．３２を制御するようにすることも
できる。また９回転位相信号ＰＧ資位相検出器３によっ
て検出しているが１周波数発生器１２の信号またはこれ
を分周した信号を用いて回転位相誤差を検出するように
してもよい。

回転速度誤差検出回路１５および回転位相３差検出回路
１Ｂをディジタル回路で構成することもできる。この場
合には定常速度検出回路１８もディジタル回路、たとえ
ばカウンタを含む回路で構成されよう。回転速度誤差検
出回路１５をアナログ回路のままにしておき、その出力
信号ＡをＡ／Ｄ変換してディジタルはに基づいて定常速
度状態検出を行なうこともできよう。

第７図は位相補償回路の他の例を示している。

第７図（Ａ）は抵抗２３を省略した例であり、同図（ｒ
３）は抵抗２２を省略した例を示している。同図（Ｃ）
は演算増幅器２１の一方の入力端子に回転速度２；差信
号Ａを、他方の入力端子に切換スイッチ３２の出力（信
号Ｂまた・はＣ）をそれぞれ入力するようにしたもので
ある。

第１図においては回転速度および回転位相の制御が行な
われているが１回転位相制御に関する回路（回路３．１
４．　ｔａ、　１ｒ、　３２）を省略して回転速成制御
のみを行なうようにしてもよい。

さらに第８図に示すように位相補償回路２０においてコ
ンデンサ２４を短絡するスイッチ３３を設け。

このスイッチ３３を定常速度状態検出信号りがＬしベル
になったときにオンとする構成としてもよい。たとえば
基学速度と基準位（口が変更されたときにこの回路は次
のように動作する。定常状態からまず基準位相の変更が
あって大きな位）０誤差検出信号Ｂが出力され、これに
よってコンデンサ２４に電荷が充電されても、続いて基
準速度の変更があることによって定常速度状態検出信号
りがＬレベルになる。この結果、切換スイッチ３１はａ
側からｂ側に切換えられる。これとともにスイッチ３３
がオンとなるので、コンデンサ２４に充電された電荷が
放電する。

したがって、モータの回転速度が定常速度範囲に入って
切換スイッチがｂ側からａ側に切換えられたときにコン
デンサ２４には直流７と荷が無いから定常速度範囲を外
れることがなくすみやかに位相系を引き込むことができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すものでモータ・サーボ
回路のブロック図、第２図は定常速度検出回路の一具体
例を示す回路図、第３図は第１図の回路の動作を示すタ
イム・チャート、第４図（Ａ）、第５図（Ａ）、第６図
（Ａ）は開ループボード線図を、第４図（Ｂ）、第５図
（Ｂ）、第６図（Ｂ）は閉ループ・ゲイン線図をそれぞ
れ示すもので、第４図は定常速度状態のときのもの、第
５図はモータ起動時等の定常速度状態以外のときのもの
。第６図は従来例のものをそれぞれ示し、第７図（Ａ）　
、　（ｎ）　、　（Ｃ）は位相補償回路の変形例をそれ
ぞれ示す回路図、第８図は位相補償回路のさらに他の例
を示す回路図である。３・・・位相検出器。ｌＯ・・・システム制御回路、　　　１１・・・モータ
。１２・・・周波数発生′ａ（回転速度検出器）。１３・・・基準速度発生回路。Ｉ４・・・基準位相発生回路。１５・・・回転速度誤差検出回路。１Ｂ・・・回転位相誤差検出回路。１７・・・固定バイアス回路。１８・・・定常速度検出回路。２０・・・位相補償回路。２４・・・コンデンサ、２５・・・抵抗。３１、３２・・・切換スイッチ、３３・・・スイッチ。以　　上特許出願人　　富士写真フィルム株式会社代　理　人　
　弁理士　加藤　朝道（外１名）第２図第３図（Ａ）第７図（Ｂ）第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）モータの回転速度を検出する回転速度検出手段、
検出した回転速度を所与の基準速度と比較して回転速度
誤差を検出する速度誤差検出手段、および入力する速度
誤差信号に基づいてモータ駆動回路を制御するコンデン
サを含む位相補償回路を備えたモータ・サーボ回路にお
いて、検出された回転速度が基準速度の近傍にある定常速度状
態を検出する定常速度検出手段、上記コンデンサに並列に接続された抵抗回路、ならびに定常速度検出手段によって定常速度状態にあると判定さ
れているときには上記コンデンサを、それ以外のときに
は上記抵抗回路を位相補償回路に接線するよう、上記コ
ンデンサと抵抗回路とを切換える切換手段、を設けたことを特徴とするモータ・サーボ回路。
（２）モータの回転位相を検出する回転位相検出手段、検出した回転位相と所与の基準位相とを比較してその差
を検出する回転位相誤差検出手段、および検出された回転位相誤差と上記の回転速度誤差とを加算
または減算して上記位相補償回路に与える演算手段、を備えている特許請求の範囲第（１）項に記載のモータ
・サーボ回路。
（３）位相誤差零を含む固定の位相誤差を表わすバイア
ス信号を出力する固定バイアス回路、ならびに上記定常速度検出手段によって定常速度状態にあると判
定されたときには上記回転位相誤差検出手段の出力回転
位相誤差信号を、それ以外のときには上記固定バイアス
回路のバイアス信号を上記演算手段に与えるよう、上記
回転位相誤差検出手段と固定バイアス回路とを切換える
第２の切換手段、を備えている特許請求の範囲第（２）項に記載のモータ
・サーボ回路。
（４）上記定常速度検出手段によって定常速度状態にな
いと判定されたときに上記コンデンサの両端を短絡する
スイッチング手段を備えている、特許請求の範囲第（１
）項から第（３）項のいずれか１項に記載のモータ・サ
ーボ回路。