KR0151596B1

KR0151596B1 - 제어회로

Info

Publication number: KR0151596B1
Application number: KR1019910701371A
Authority: KR
Inventors: 비게 프란츠
Original assignee: 로베르트 아인젤; 도이체 톰손-브란트 게엠베하
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1998-12-15
Also published as: JPH04504798A; EP0468989B1; HK120894A; AU5402390A; CN1046633A; ATE91203T1; DE59001894D1; SG138894G; EP0468989A1; DK0468989T3; TR25489A; ES2043368T3; US5298812A; JP2877949B2; DE3912837A1; KR920702077A; CN1019339B; DD293906A5; WO1990013172A1; SG121594G

Abstract

1. 제어회로.

2.1 펄스폭 변조된 신호(3)가 전환스위치(4)를 동작시키며 이의 출력이 2개의 다른 직류전압(+U,-U)사이에서 바뀌고 저역필터(5)를 거쳐 아날로그 제어전압(Ur)을 공급하는 제어회로. 본 발명의 목적은 PWM의 단계의 일정수를 갖는 분해능 낮은 개략제어의 범위 및 분해능이 높은 미세제어의 범위를 만드는데 있다.

2.2 제어의 2개의 범위사이에 있는 전이점에서 2개의 전환스위치(4a,4b)는, 다른 직류전압(1V 또는 8V)이 인가되는 주파수 편차에 따라 선택스위치(7)에 의해 전환스위칭된다.

2.3 특히, CD 또는 MOD 디스크의 속도제어를 위해 주파수 제어회로에 사용된다.

Description

제어회로

본 발명은 주파수 편차로부터 얻어진 펄스폭 변조된 신호가 2개의 서로 다른 레벨의 두 직류전압(+U,-U) 사이에서 전환 스위치의 출력을 전환 스위칭하며 상기 전환 스위치의 출력은 아날로그 제어전압을 제공하는 저역필터의 입력과 접속되어 있는 제어회로에 관한 것이다. 이와같은 회로는 유럽특허출원 공개명세서 제 0 238 041호에 공지되어 있다.

주파수 제어를 위한 상기 제어회로는 헬리컬 트랙을 가진 디스크 예를 들면 CD 디스크 또는 MOD 디스크의 형태인 기록매체에서 필요하다. 일정 주파수의 파일롯 신호는 디스크상의 헬리컬 트랙을 따라 기록되고, 이 아일롯 신호에 의해서 기록매체의 회전속도는 기록 및 재생동안 주사장치의 위치에서의 원주속도와 주사속도가 전체 반경에 걸쳐 일정하도록 제어된다. 디스크로부터 픽업된 주파수는 프로세서에 공급되며, 이 프로세서에서 펄스폭 변조된 신호는 주파수 편차로부터 얻어지고, 그리고나서 상기 신호는 전환 스위치와 저역필터를 거쳐 기록매체의 속도제어를 위한 아날로그 전압을 공급한다. 이와같은 프로세서는 예를들면 모터의 속도를 제어하기 위해 주파수 편차의 전범위에 걸쳐 256 스텝을 갖는 PWM 신호를 공급하며, 상기 주파수 편차는 제어회로에 의해 조절되어야 한다. 본질적으로 제어회로의 스위치 온시 및 트래핑(trapping)시에 효과적인 개략 제어범위에 대해 상기스텝의 수는 일반적으로 충분하다. 그러나, 전체 개략 제어범위의 작은 부분만을 나타내는 정적인 동기 미세 제어범위에 대하여 남아 있는 스텝의 수는 모터의 속도를 무리없이 정확하게 제어하기에 불충분하다. 오히려, 이러한 동기상태에서 고분해능, 즉 미세 제어범위내에서 더 많은 스텝의 수가 원해지고 있다. 미세제어 범위내에서의 이러한 더 많은 수의 스텝은 제어의 전 범위에 걸쳐 프로세서에 의해 예를들면 11비트에 해당하는 2048의 증가된 수의 스텝으로 얻어진다. 그러나, 이와같은 종류의 프로세서는 실제로 많은 경우에 사용되지 않으므로, 256 스텝에 해당하는 8비트의 PWM의 프로세서가 사용되어야 한다.

본 발명의 목적은 프로세서에 의해 미리 결정된 PWM의 스텝의 수의 변경없이 그리고 개략 제어범위에 악영향을 미치지 않고 고분해능의 미세 제어범위가 얻어질 수 있도록 상술한 방식의 제어회로를 개선하는데 있다.

이와같은 본 발명의 목적은, 동일한 수의 펄스폭 변조 스텝으로 미세 제어범위와 개략제어범위를 형성하기 위하여 저역필터의 입력이 주파수 편차에 따라 동작되는 선택 스위치에 의해 제2전환 스위치의 출력으로 전환 스위칭되며, 상기 제2전환 스위치가 동일한 펄스폭 변조된 신호에 의해 제어되며 상기 제1전환 스위치에 공급되는 전압의 진폭과 다른 진폭을 가진 직류 전압이 공급되며, 상기 미세 제어범위로부터 상기 개략 제어범위로의 전이점에서 펄스폭 변조의 변조인자가 상기 각각의 전환 스위치에 인가된 직류전압의 상승에 따라 감소되어 아날로그 제어전압의 연속파형이 상기 양 제어범위에 걸쳐 연속적으로 발생하도록 하는 제어회로에 의해 달성된다.

PPL 회로의 발진기(VCO)를 적절하게 제어하기 위하여 전환 스위칭 될 수 있는 서로 다른 전류를 위한 2쌍의 전원이 제공된 PLL 회로가 또한 공지되어 있다(미국특허명세서 제 4 167 711호). 또한, PLL 회로는 2진 제어전압을 아날로그 제어전압으로 변환하는 저역필터가 공지되어 있다. 그러나, 이 회로는 아날로그 제어전압의 연속파형이 양 제어범위에 걸쳐 발생되도록 펄스폭 변조에 대한 변조인자의 전환 스위칭과 동시에 미세 제어범위와 개략 제어범위 사이의 전환 스위칭을 제공하지 않는다.

본 발명에 따르면, 서로 다른 레벨의 직류전압이 인가되는 2개의 전환 스위치에 의해 2개의 제어범위가 만들어지고, 이 2개의 제어범위 사이에서 선택 스위치가 각각의 편차에 따라 전환 스위칭된다. 그럼에도 불구하고, 프로세서에서 유용한 PWM의 예를들면 256개의 전체 스텝의 수는 전체 제어범위중 일부만을 나타내는 미세 제어범위를 위해 사용된다. 따라서, PWM의 이용가능한 스텝의 수에 대응하는 고분해능은 정적 동기동작동안, 즉 대부분의 시간동안 존재하는 미세제어동안 달성된다. 그러나, 개략 제어의 범위는 줄어들지는 않는다. 사실상, 개략 제어범위내의 분해능은 대응적으로 더 낮다. 그렇다고해서 이것이 단점을 의미하지는 않는데, 이는 먼저 개략 제어범위가 스위치온시 그리고 트래핑시에만 효력있고, 그 다음으로 더 적은 소의 스텝이 트래핑 처리를 가속화하는데 유리할 수도 있기 때문이다.

본 발명은 주파수 제어회로에 대한 실시예를 기술한 도면을 참조로하여 이하에서 더 상세히 기술된다.

제1도는 공지의 제어회로를 타나낸 회로도.

제2도는 본 발명에 따라 설계된 제어회로를 나타낸 회로도.

제3도 및 제4도는 제2도에 따른 회로의 동작을 설명하는 다이어그램.

제1도는 헬리컬 트랙을 가진 CD 또는 MOD 디스크(P)를 구동시키는 모터(M)를 도시하다. 디스크(P)용 주사장치(A)는 이미 기록된 22㎑ 주파수의 신호(1)를 공급한다. 일정한 주사속도에 대해, 디스크(P)의 속도는 개개의 주사반경이 변한다할지라도 신호(1)가 언제나 22㎑의 주파수를 가지도록 조절되어야 한다. 즉, 디스크(P)의 속도는 디스크의 외부 가장자리쪽으로 갈수록 감소되어야 한다. 신호(1)는 그의 주파수가 평가되는 프로세서(2)에 공급된다. 이러한 신호(1)의 주파수 평가를 기초로하여, 프로세서(2)는 8㎑의 주파수를 가지는 펄스폭 변조된 신호(3)를 공급하며, 이 신호(3)의 펄스폭은 1:1의 펄스폭 반복율에 기초한 각각의 주파수 편차에 따라 변조된다. 신호(3)는 전환 스위치(4)를 제어하며, 이 전환 스위치의 출력(4)은 +U1과 -U1의 직류전압 사이에서 전환된다. 전환 스위치(4)의 출력에 접속된 저역필터(5)는 제어전압(Ur)을 공급한다. 이러한 제어전압의 진폭과 극성에 대한 값은 신호(1)의 개개의 주파수 편차에 의존한다. 제어전압(Ur)은 증폭기(6)를 통해 모터(M)의 입력으로 전송되어 모터(M)의 속도를 제어함으로써, 신호(1)의 주파수가 일정하게 제공되어 주사장치(A)의 주사속도가 일정하게 유지되도록 한다.

제2도에서, 신호(3)는 다른 직류전압, 즉 +/-1V 및 +/-8V을 공급하는 두 개의 전환 스위치(4a,4b)를 동시에 제어한다. 저역필터(5)의 입력은 신호(1)의 주파수 편차에 따라 전환 스위치(4a,4b)의 2개의 출력 사이의 선택 스위치(7)에 의해 전환 스위칭될 수 있다. 이러한 전환스위칭은 보정신호(Us)에 의해 이루어지며, 이 보정신호(Us)는 프로세서(2)에서 신호(1)의 실제 주파수 편차에 따라 결정되며, 미세 제어범위와 개략 제어범위 사이를 전환 스위칭한다. 이 2개의 범위는 다음에 기재되어 있다.

[미세 제어범위]

제3도에는 신호(1)의 공칭 주파수(fo)로부터 -f1 및 +f1의 편차를 가진 미세 제어범위가 도시되어 있다. 이 제어범위에서, 선택 스위치(7)는 ±1V의 최대 제어전압이 얻어질 수 있도록 전환 스위치(4a)의 출력으로 전환된다. 프로세서(2)는 -f1 또는 +f1의 주파수 편차가 신호(3)로 100%의 펄스폭 변조되도록 상기 제어범위에서 동작한다. 따라서, 프로세서(2)가 변조된 신호(3)를 위해 제공하는 총 256 스텝의 수는 각 스텝(S)마다 2000㎷ : 256 = 7.8㎷의 제어전압(Ur)이 변화하도록 미세 제어범위(B1) 사이에서 분할된다.

이 값은 정적 동기범위(B1)에서 모터(M)의 적정 미세주파수 제어를 위해 충분히 작다.

[개략 제어범위]

전압(1)의 주파수 편차가 -f1 또는 +f1의 값을 넘어갈 경우, 제어회로는 더 이상 작동하지 않는데, 이는 전환 스위치(4a)를 가진 제어회로가 +1V 또는 -1V 보다 더 큰 제어전압을 공급할 수 없기 때문이다. 따라서, 선택 스위치(7)는 미세 제어범위(B1)로부터 개략 제어범위(B2)로의 전이점(P)에서 보정신호(Us)에 의해 전환 스위치(4b)의 출력으로 전환 스위칭된다. 전환 스위치(4b)의 입력에서 8V의 상승된 직류전압때문에, 제어전압(Ur)은 -8V와 +8V 사이의 값을 취할 수 있다. 그러나, 신호(3)의 변조가 전이점(P)에서 100%로 유지된다면, 제어전압은 전이점에서 상기 변조인자(즉, 변조비율)만큼 점프할 것이다. 따라서, 신호(3)의 PWM의 변조인자는 선택 스위치(7)의 동작과 동기로 전이점(P)에서 보다 작은 값으로 전환 스위칭되어, 1V에서 8V로 상승된 직류전압에도 불구하고 초기에 발생된 제어전압(Ur)은 일정하게 유지된다. 전환 스위칭은 예를들면 99%의 변조인자 내지 56%의 변조인자 사이에서 발생한다. 이 회로는 원하는 개략제어에 따라 -f2와 +f2 사이의 상승된 제어범위(B2)에서 작동한다. PWM의 스텝의 수는 256이므로, 이 스텝의 수는 -8V 내지 +8V의 제어전압의 범위 사이에서 분할된다. 따라서, 이는 신호(3)의 PWM 변조의 각 스텝(S)마다 16000㎷:256=62.5㎷의 저분해능을 발생시킨다. 따라서, 이 분해능은 범위(B1)에 비하여 원하는 방식으로 감소된다. 그러나, 제4도에 따르면, 개략제어는 범위(B1)에서 상당히 낮은 분해능으로 용이하게 동작해야 한다. 그러나, 이 개략제어는 전환 스위치(4a)에 미세제어를 스위치 온함으로써 선택 스위치(7)에 의해 상기 범위내에서 스위치 오프된다.

신호(1)의 주파수 편차양에 따라 분해능이 높은 -1V 내지 +1V의 Ur의 제어전압 범위를 가진 -f1과 +f2 사이의 미세 제어범위(B1) 및 분해능이 낮은 -f2 내지 +f2의 주파수 편차 사이의 개략 제어범위(B2)가 유효하다. 서로 다른 크기의 직류전압이 인가되는 2개의 전환 스위치(4a,4b) 대신에 단일 전환 스위치가 제공될 수 있는데, 이 단일 전환 스위치는 신호(3)에 의해 동작되며, 그의 입력에는 서로 다른 크기의 직류전압이 선택적으로 인가된다. 단일 전환 스위치의 입력은 전자적으로 안정화된 전원에 의해 공급될 수 있고, 전환 스위치의 출력전압은 1V 내지 8V 사이에서 제어회로에 작용함으로써 보정신호(Us)에 의해 전자적으로 전환 스위칭된다. 그 다음에, 선택 스위치(7)는 불필요하게 되는 반면에, 보정신호(Us)는 범위(B1,B2) 사이를 전환 스위칭하는 단일의 전환 스위치(4)를 제어하는 전원에 영향을 미친다. 또한, 2개 이상의 전환 스위치(4)가 제공될 수 있고, 이 전환 스위치에는 2개 이상의 제어범위로 분할하기 위해 서로 다른 크기의 직류전압이 인가된다. 전환 스위치의 입력에 인가되는 직류전압은 동일한 양(positive)의 값과 동일한 음(negative)의 값일 필요는 없다. 또한, 그것들은 동일 극성의 서로 다른 진폭을 가질 수 있다. 신호(1)가 22㎑의 공칭 주파수(fo)를 가진다면, 제어전압(Ur)은 지금까지 기술된 경우처럼 Ur=0의 직류전압 평균값을 가질 것이다. 그러므로, 특히 상이한 동작점을 가진 상이한 모터에 대한 공칭속도를 조절하는 것이 가능하다. 이것이 마이크로프로세서의 제어형태를 가지기 때문에, 이 조절은 장치의 스위치온 때마다 짧은 시험운전(약 1초)으로 달성되며, 이에 의해 예를 들면 모터의 에이징과 모터 데이타의 변경이 보상될 수 있다.

본 발명은 주파수 제어를 사용하여 기술되었다. 그러나, 이는 위상제어 회로 또는 주파수 및 위상제어회로에 대해 예를들면 동기시킬 제공된 전압의 주파수 및 위상에 관하여 발진기(VCO)의 제어를 위해, 예를들면 신호로부터 PCM 사이클을 만들기위한 PLL 회로에 대해 또는 TV 수상기내의 편향회로에 사용될 수도 있다.

Claims

주파수 편차로부터 얻어진 펄스폭 변조된 신호(3)는 2개이 서로 다른 레벨의 두 직류전압(+U,-U) 사이에서 전환 스위치(4)의 출력을 전환 스위칭하며 상기 전환 스위치(4)의 출력은 아날로그 제어전압(Ur)을 제공하는 저역필터(5)의 입력과 접속되어 있는 제어회로에 있어서, 동일한 수의 펄스폭 변조 스텝에서 미세 제어범위(B1)와 개략 제어범위(B2)를 형성하기 위하여 상기 저역필터(5)의 입력은 편차(f1,f2)에 따라 동작되는 선택 스위치(7)에 의해 제2전환 스위치(4b)의 출력으로 전환 스위칭되며, 상기 제2전환 스위치(4b)는 상기 펄스폭 변조된 신호(3)에 의해 제어되고 상기 제2전환 스위치(4b)에는 제1전환 스위치(4a)에 공급되는 전압의 진폭과 다른 진폭(±8V)을 가진 직류 전압이 공급되며; 상기 미세 제어범위(B1)로부터 상기 개략 제어범위(B2)로의 전이점(P)에서 펄스폭 변조의 변조인자는 상기 각각의 전환 스위치(4a,4b)에 인가된 직류전압(1V,8V)의 상승에 따라 감소되어 상기 아날로그 제어전압(Ur)의 파형이 상기 2개의 제어범위(B1,B2)에 걸쳐 연속적으로 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 제어회로.
제1항에 있어서, 상기 전환 스위치(4a,4b)의 입력에 각각 인가되는 2개의 직류전압(±1V;±8V)은 반대부호의 동일값을 가지는 것을 특징으로 하는 제어회로.
제1항에 있어서, 상기 낮은 직류전압(±1V)이 인가되는 상기 제1전환 스위치(4a)는 100%의 펄스폭 변조 및 작은 주파수 편차(±f1)를 가지는 미세 제어범위를 위해 제공되며, 상기 높은 직류전압(±8V)이 인가되는 상기 제2전환 스위치(4b)는 100% 펄스폭 변조 및 큰 주파수 편차(±f2)를 가지는 개략 제어범위(B2)를 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 제어회로.
제1항에 있어서, 상기 2개의 전환 스위치(4a,4b)와 선책 스위치(7)는 상이한 레벨의 직류전압(1V,8V)이 선택적으로 인가되는 입력을 가진 단일 전환 스위치로 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어회로.
제1항에 있어서, 상기 단일 전환 스위치(4a)에 의해 결정된 미세 제어범위(B1)의 위치는 다른 전환 스위치(4b)에 의해 결정된 개략 제어범위(B2)내의 적합한 지점에 놓이는 것을 특징으로 하는 제어회로.
제5항에 있어서, 상기 미세 제어범위(B1)의 폭과 분해능은 상기 개략 제어범위(B2)에 비해 작으며 정밀한 것을 특징으로 하는 제어회로.