KR950012244B1

KR950012244B1 - Spindle servo apparatus

Info

Publication number: KR950012244B1
Application number: KR1019930017893A
Authority: KR
Inventors: 이윤희
Original assignee: 삼성전자주식회사; 김광호
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1993-09-07
Publication date: 1995-10-16
Also published as: KR950009651A

Abstract

The spindle servo controller for controlling a rotating speed of compact disc adopts digital servo control scheme. The controller includes a first filter for limit high frequency component in PWM signal according to operating conditions, an A/D converter for converting output signal of the first filter into digital signal, a second filter for filtering output signal of the A/D converter, and a D/A converter for converting output signal of the second filter into analog signal to drive a spindle motor.

Description

Spindle servo

제1도는 종래의 아날로그 방식에 의한 스핀들 서보장치의 장치의 구성도.1 is a block diagram of an apparatus of a spindle servo device according to a conventional analog method.

제2도는 본 발명의 디지털 방식에 의한 스핀들 서보장치의 구성도.2 is a configuration diagram of a spindle servo device according to the digital method of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : A/D 변환부 15 : 필터10: A / D converter 15: filter

20 : D/A 변환부 35 : 구동부20: D / A converter 35: driver

본 발명은 광디스크 플레이어용 서보장치에 관한 것으로, 특히 디지털 방식에 의한 컴팩트 디스크 플레이어용 스핀들 서보장치에 관한 것이다.The present invention relates to a servo device for an optical disc player, and more particularly to a spindle servo device for a compact disc player by a digital method.

컴팩트 디스크 플레이어(Compact Disc Player : 이하 CDP라 함) 등과 같은 장치는 여러가지 서보가 요구된다. 스핀들 서보(Spindle Servo)란 정확한 신호재생을 위하여 컴팩트 디스크에 회전동력을 제공하는 스핀들 모터의 회전속도를 제어하는 것을 말한다. 음성신호는 프레임 동기신호에 의해 프레임 단위별로 구분되어 컴팩트 디스크에 기록된다. 따라서 정확한 신호재생을 위해서는 프레임 동기신호를 분리하여 이것을 내부의 수정발진기에서 얻어진 기준신호와 비교하여 위상오차와 속도오차를 검출하고 적당한 혼합비로 합성하여 제어신호를 만들어내는 스핀들 모터의 서보가 필요하다.Devices such as a compact disc player (hereinafter referred to as CDP) require various servos. Spindle Servo refers to controlling the rotational speed of the spindle motor that provides rotational power to the compact disc for accurate signal reproduction. The audio signal is classified by frame unit by the frame synchronization signal and recorded on the compact disc. Therefore, for accurate signal reproduction, the servo of the spindle motor which separates the frame synchronizing signal and compares it with the reference signal obtained from the internal crystal oscillator detects the phase error and the speed error and synthesizes them at the proper mixing ratio to generate the control signal.

그런데 종래에는 스핀들 서보가 아날로그 방식으로 구현되므로서 여러 가지 불합리한 측면이 존재했었다. 이하에서는 첨부한 제2도를 참조하여 종래의 아날로그 방식에 의한 스핀들 서보에 관한 문제점을 설명하기로 한다.However, in the related art, since the spindle servo is implemented in an analog manner, there have been various unreasonable aspects. Hereinafter, with reference to the accompanying Figure 2 will be described a problem with respect to the spindle servo by a conventional analog method.

종래의 아날로그 방식에 의한 스핀들 서보장치의 주요 구성은 제2도에 도시된 바와 같이 전단필터(45), 스핀들 루프 온/오프용 증폭기(50), 스핀들 루프 보상용 능동필터(55), 이득증폭기(60) 및 스핀들 모터 구동부(65)로 이루어 진다.As shown in FIG. 2, the main components of the conventional spindle servo device are the front end filter 45, the spindle loop on / off amplifier 50, the active filter 55 for the spindle loop compensation, and the gain amplifier. It consists of 60 and the spindle motor drive 65.

제2도와 같은 구성을 갖는 스핀들 서보장치의 동작 개시는 'MON'신호에 의해 제어된다. 즉, 'MON'신호가 '하이'이면 스핀들 루프의 동작이 개시된다. 스핀들 모터(도시되지 않음)가 회전을 개시한 초기 단계에서는 'MDP' 입력단(70)에는 속도오차가 인가되고, 'MDS' 입력단(72)은 하이 임피던스, 'FSW' 입력단(74)은 '로우'가 되어 전단필터(45)의 컷오프 주파수 fo가 낮은 값으로 바뀌어 필터가 강화된다. 그 결과 인가되는 속도오차신호중 고주파성분의 통과를 제한한다. 속도오차만을 인가받는 것은 회전을 개시한 초기 단계에서는 회전속도가 인정되지 않았으므로 위상제어는 의미가 없기 때문이다. 아울러 필터를 강화시키는 것은 속도오차신호가 펄스폭변조(PWM)신호로 인가되므로 이를 필터링하여 회전속도의 급변을 방지하기 위함이다. 스핀들 모터의 회전이 안정되어 정밀한 서보가 필요한 단계에서는 'MDP' 입력단(70)에서 위상오차가, 'MDP' 입력단(72)에서는 속도오차가 인가되며, 'FSW' 입력단(74)에는 하이 임피던스가 발생되어 고주파성분의 오차량까지 충분히 피드백시켜 정밀한 서보를 가능케 한다. 전단필터(45)에서 필터링된 오차신호는 스핀들 루프 보상용 능동필터(55)와 이득증폭기(60) 및 스핀들 모터 구동부(65)에서 일정한 처리를 거치므로써 최종적인 스핀들 모터 구동신호로 변환된다.The start of operation of the spindle servo device having the configuration as shown in FIG. 2 is controlled by the 'MON' signal. That is, when the 'MON' signal is 'high', the operation of the spindle loop is started. In the initial stage when the spindle motor (not shown) starts to rotate, a speed error is applied to the 'MDP' input terminal 70, the 'MDS' input terminal 72 is high impedance, and the 'FSW' input terminal 74 is 'low'. And the cutoff frequency fo of the front end filter 45 changes to a low value, thereby enhancing the filter. As a result, the passage of high frequency components in the applied speed error signal is limited. Only the speed error is applied because the phase speed is meaningless because the rotation speed was not recognized at the initial stage of the rotation. In addition, the filter is enhanced to prevent sudden changes in the rotational speed by filtering the speed error signal as a pulse width modulation (PWM) signal. When the rotation of the spindle motor is stable and precise servo is required, a phase error is applied at the 'MDP' input terminal 70, a speed error is applied at the 'MDP' input terminal 72, and a high impedance is applied to the 'FSW' input terminal 74. It is generated and fully fed back to the error amount of high frequency component to enable precise servo. The error signal filtered by the front end filter 45 is converted into the final spindle motor driving signal by a predetermined process in the active filter 55 and the gain amplifier 60 and the spindle motor driver 65 for the compensation of the spindle loop.

그런데 제2도에서와 같이 스핀들 루프 온/오프용 증폭기(50), 스핀들 루프 보상용 능동필터(55), 이득증폭기(60)는 아날로그 방식으로 구현된 것인 바, 종래의 스핀들 서보장치는 여러개의 연산증폭기, 저항 및 커패시터로 구성되어 회로가 복잡해지며 레이아웃 사이즈도 크게 차지할 뿐만 아니라 각 부품의 제조공정에 따라서 특성이 변하기도 하는 등의 문제점이 있었다.However, as shown in FIG. 2, the spindle loop on / off amplifier 50, the spindle loop compensation active filter 55, and the gain amplifier 60 are implemented in an analog manner. It is composed of op amps, resistors and capacitors, which complicates the circuit and occupies a large layout size. Also, there are problems such as changing characteristics depending on the manufacturing process of each component.

이상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 스핀들 서보의 대부분을 디지털신호처리(DSP) 소프트웨어로 처리가능한 디지털 방식의 스핀들 서보장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a digital spindle servo device capable of processing most of the spindle servo using digital signal processing (DSP) software.

이를 위해 본 발명은 검출된 스핀들 모터의 속도오차 및 위상오차가 반영된 펄스폭변조(PWM)신호를 인가받아 일정한 제어를 가하여 스핀들 모터의 구동신호를 출력하는 스핀들 서보장치에 있어서; 상기 펄스폭변조신호를 인가받아 스핀들모터의 속도안정 전에는 상기 펄스폭변조신호중 고주파성분의 오차신호의 통과를 제한하고, 속도안정 후에는 상기의 제한을 해제하여 고주파성분의 오차신호까지 통과시키는 제1필터; 상기 제1필터에서 필터링된 아날로그 오차신호를 디지털 오차신호로 변환시키는 아날로그/디지털 변환기; 상기 아날로그/디지털 변환기에서 출력되는 디지털 오차신호를 디지털 필터링하는 제2필터; 상기 제2필터에서 출력되는 디지털신호를 아날로그 신호로 변환시켜 스핀들 모터의 구동부로 출력하는 디지털/아날로그 변환기를 구비함을 특징으로 한다.To this end, the present invention is a spindle servo device for outputting a drive signal of the spindle motor by applying a predetermined pulse width modulation (PWM) signal reflecting the detected speed error and phase error of the spindle motor; Receiving the pulse width modulated signal to limit the passage of the error signal of the high frequency component of the pulse width modulated signal before the speed stabilization of the spindle motor, and after the speed stability to cancel the restriction to pass the error signal of the high frequency component filter; An analog / digital converter for converting the analog error signal filtered by the first filter into a digital error signal; A second filter for digitally filtering the digital error signal output from the analog / digital converter; And a digital / analog converter for converting the digital signal output from the second filter into an analog signal and outputting the analog signal to the drive unit of the spindle motor.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention in more detail.

제1도는 본 발명의 디지털 방식에 의한 스핀들 서보장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a spindle servo device according to the digital method of the present invention.

제1필터(10)는 'MDP', 'MDS', 'FSW'의 세개의 입력단(38,40,42)을 갖는다. 제1필터(10)의 출력단은 아날로그/디지털 변환기(12)의 입력단에 연결되고, 제2필터(15)의 입력단은 아날로그/디지털 변환기(12)의 출력단에 연결되며, 제2필터(15)의 출력단은 디지털/아날로그 변환기(20)의 입력단에 연결되며, 제2필터(15)의 출력단은 디지털/아날로그 변환기(20)의 입력단에 연결되며, 디지털/아날로그 변환기(20)의 출력단은 저역필터(R6,C3)에 연결하고 저역필터의 출력단은 스핀들 모터 구동부(35)에 연결한다. 아울러 제2필터(15)에는 스핀들 모터의 구동을 제어하는 신가가 인가되는 'MON' 입력단(44)이 연결된다.The first filter 10 has three input stages 38, 40, and 42 of 'MDP', 'MDS', and 'FSW'. The output terminal of the first filter 10 is connected to the input terminal of the analog / digital converter 12, the input terminal of the second filter 15 is connected to the output terminal of the analog / digital converter 12, and the second filter 15 The output terminal of is connected to the input terminal of the digital / analog converter 20, the output terminal of the second filter 15 is connected to the input terminal of the digital / analog converter 20, the output terminal of the digital / analog converter 20 is a low pass filter (R6, C3) and the output of the low pass filter is connected to the spindle motor drive (35). In addition, the second filter 15 is connected to the 'MON' input terminal 44 to which the new value for controlling the drive of the spindle motor is applied.

제1필터(10)에 인가되는 오차신호 즉, 속도오차 또는 위상오차신호는 PWM형태의 신호이다. 상기 오차 신호는 수정발진기(도시되지 않음)에서 만들어진 기준수평동기신호(재생 음성신호의 신간축 기준이 된다)와 재생 음성신호에서 분리한 프레임 동기신호(시간축 변동을 갖고 있다)를 위상비교기(도시되지 않음)에서 비교하여 위상오차신호를 생성하고, 프레임 동기신호를 속도검출기(도시되지 않음)에 가하여 속도오차신호를 생성한다. 이들 양 오차신호를 입력신호로 하여 아래와 같이 일정한 제어를 하여 스핀들 모터의 구동신호를 얻는다.The error signal applied to the first filter 10, that is, the speed error or phase error signal, is a PWM type signal. The error signal is a phase comparator (shown as a reference horizontal synchronization signal (which is a reference to the new axis of the reproduced voice signal) made from a crystal oscillator (not shown) and a frame synchronization signal (having time axis variation) separated from the reproduced voice signal). (Not shown) to generate a phase error signal, and apply a frame synchronization signal to a speed detector (not shown) to generate a speed error signal. Using both of these error signals as input signals, constant control is performed as follows to obtain a drive signal for the spindle motor.

먼저, 'MON' 입력단(44)에 인가되는 제어신호 '하이'이면 스핀들 서보가 시작된다. 스핀들 모터(도시되지 않음)가 회전을 개시한 초기 단계에서는 'MDP' 입력단(38)에는 속도오차가 인가되고, 'MDS' 입력단(40)은 하이 임피던스, 'FSW' 입력단(42)은 '로우'가 되어 제1필터(10)의 컷오프 주파수 f_o의 값은 낮은 값으로 변한다. 따라서 이 경우 상기 제1필터(10)에서 출력되는 오차신호에는 고주파성분이 포함되지 않게 된다. 고주파성분이 제거된 오차신호는 디지털처리를 위하여 아날로그/디지털 변환기(12)에서 디지털 형태의 오차신호로 변환된다.First, when the control signal 'high' applied to the 'MON' input terminal 44, the spindle servo is started. In the initial stage when the spindle motor (not shown) starts to rotate, a speed error is applied to the 'MDP' input 38, the 'MDS' input 40 is high impedance, and the 'FSW' input 42 is low ', The value of the cutoff frequency f _o of the first filter 10 changes to a low value. Therefore, in this case, the high frequency component is not included in the error signal output from the first filter 10. The error signal from which the high frequency component is removed is converted into an error signal in a digital form by the analog-to-digital converter 12 for digital processing.

한편 일정시간이 경과한 후 스핀들 모터의 과도상태가 지나면 이때부터 위상제어와 속도제어를 실행하게 된다. 이 경우에는 'MDP' 입력단(38)에서는 위상오차신호가, 'MOS' 입력단(40)에서는 속도오차신호가 각각 입력되며, 'FSW' 입력단(42)은 하이 임피던스가 되어 상기 제1필터(10)의 컷오프 주파수 f_o의 값은 초기단계와는 반대로 올라간다. 따라서 오차신호에 포함된 고주파성분까지 통과시켜 주므로써 보다 정밀한 제어가 가능하다.On the other hand, after a certain time has elapsed, if the transient state of the spindle motor passes, phase control and speed control are executed. In this case, a phase error signal is input at the 'MDP' input terminal 38, and a speed error signal is input at the 'MOS' input terminal 40, respectively, and the 'FSW' input terminal 42 has a high impedance, thereby allowing the first filter 10 to be input. The value of the cutoff frequency f _o of) rises as opposed to the initial stage. Therefore, it is possible to control more precisely by passing the high frequency components included in the error signal.

제1필터(10)에서 출력된 오차신호는 아날로그/디지털 변환기(12)에 인가되어 디지털신호로 변환된다. 디지털값으로 변환된 오차신호는 디지털신호처리(DSP) 소프트웨어로 만들어진 제2필터(15)에서 필터링된 후 역시 디지털신호처리(DSP) 소프트웨어로 만들어진 방식의 디지털/아날로그 변환기(20)를 통해 구동부(35)로 출력된다.The error signal output from the first filter 10 is applied to the analog-to-digital converter 12 and converted into a digital signal. The error signal converted into a digital value is filtered by the second filter 15 made of digital signal processing (DSP) software and also made of digital signal processing (DSP) software. It is output to the driving unit 35 through the digital-to-analog converter 20 of the scheme.

그런데, 이상과 같은 스핀들 서보용 회로를 별도로 구성할 수 있으나, 다음과 같이 다른 서보용 수단의 일부를 공유하면 소요부품의 절약 및 레이아웃 사이즈의 감소도 가능하다.By the way, the above-described spindle servo circuit can be separately configured, but if some of the other servo means are shared as follows, it is possible to save the required parts and reduce the layout size.

즉, CDP용 서보에는 스핀들 서보 뿐만 아니라 포커스 서보(Focus Servo) 및 트래킹 서보(Tracking Servo)도 필요하며, 제1도에서 처럼 포커스 서보나 트래킹 서보용 IC(30)는 아날로그/디지털 변환기와 디지털신호처리(DSP) 수단(25)을 포함하며, 이들 수단을 상기 양 서보에 이용하여 디지털신호프로세서(DSP)로 처리하고 있다.In other words, the CDP servo requires not only a spindle servo but also a focus servo and a tracking servo. As shown in FIG. 1, the focus servo or the tracking servo IC 30 includes an analog / digital converter and a digital signal. Processing (DSP) means 25, which are used by both servos for processing by a digital signal processor (DSP).

그런데, 포커스 서보나 트래킹 서보에 상기 아날로그/디지털 변환기나 디지털신호처리(DSP) 수단이 계속적으로 사용되는 것은 아니고 1/(88.2*10³)의 주기마다 펄스신호를 처리하면 되므로 그 중간에 상기 아날로그/디지털 변환기나 디지털신호 프로세서(DSP) 수단을 스핀들 서보용으로 사용할 수 있다. 즉 시분할하여 사용이 가능한 것이다.However, the analog-to-digital converter or digital signal processing (DSP) means is not continuously used for the focus servo or the tracking servo, and the pulse signal may be processed at every 1 / (88.2 * 10 ³ ) period. Digital converters or digital signal processor (DSP) means can be used for spindle servos. That is, it can be used by time division.

따라서 본 발명은 스핀들 서보를 디지털화 하므로써, 서보장치에 필요한 구성수단(연산증폭기 6개, 저항 및 커패시터 등)을 줄일 수 있으며, 그 결과 서보장치가 차지하는 면적을 감소시킬 수 있으며, 디지털 방식으로 처리되므로 구성수단의 제조공정에 따른 특성변화를 거의 무시할 수 있으며, 필터의 특성계수의 조정만으로도 서보의 이득조정이 간단하게 실현될 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention can reduce the configuration means (6 operational amplifiers, resistors, capacitors, etc.) required for the servo device by digitizing the spindle servo, and as a result, the area occupied by the servo device can be reduced, and the digital processing is performed. The characteristic change according to the manufacturing process of the constituent means can be almost ignored, and the gain adjustment of the servo can be easily realized only by adjusting the characteristic coefficient of the filter.

Claims

A spindle servo device which outputs a drive signal of a spindle motor by applying a pulse width modulation (PWM) signal reflecting a detected speed error and phase error to a predetermined control; Receiving the pulse width modulated signal to limit the passage of the error signal of the high frequency component of the pulse width modulated signal before the speed stabilization of the spindle motor, and after the speed stabilization to cancel the restriction to pass the error signal of the high frequency component filter; An analog for converting the analog error signal filtered by the first filter into a digital error signal: a digital converter: a second filter for digitally filtering the digital error signal output from the analog / digital converter; And a digital / analog converter for converting the digital signal output from the second filter into an analog signal and outputting the analog signal to a drive unit of the spindle motor.