JPH0315285A - サーボ回路 - 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】 概　　要 ＤＡＴｉ置の回転ドラムの制御を行うサーボ回路におい
て、回転状態を表す信号について設定される検波レンジ
内では前記信号に対応した制御信号が出力され、検波レ
ンジ外では固定レベルの制御信号が出力される．この場
き、検波レンジ外では伝達間数が小さくなり、制御目標
に到達するまでの引込み時間が長くなる．本発明では、
前記信号は増幅回路で増幅されて出力され、しがちこの
増幅回路の利得は駆動負荷の複数種類の動作状態に対応
して複数種類が設定される．駆動負荷の動作状態の各区
分は、前記信号について検出され、前記増幅回路に関す
る利得がいずれか１つ選択される．これにより定常時に
おけるサーボ制御の精度を低下することなく、過渡状態
において前記引込み時間を格段に短縮することができる
．産業上の利用分野 本発明は、たとえば磁気テープによるデジタルデータ記
録／再生装置（ＤＡＴ）における回転ドラムサーボ回路
などとして好適に実施されるサーボ回路に関する． 従来の技術 前記回転ドラムサーボなどに用いられるサーボ回路は、
大略的に、回転ドラムの駆勤モータなど披１！ＩＪ御系
から回転数に対応した周波数を有する信号として導出さ
れる速度信号や回転位相信号を基準信号と比較して、そ
れらの偏差に対応するレベルの偏差信号を出力する比較
回路と、該比較回路からの偏差信号に基づいて該濱差を
低減するように被制御系へサーボ制御信号を導出するＭ
御回路などとから構或される．このようなサーボ回路は
速度制御および位相制御にそれぞれ用いられる．たとえ
ば位相制御の上記比較回路からは、第５図で示されるよ
うにたとえば入力される位相信号と基準位相信号との偏
差である位相差ｅに対応して、Ｏ〜ｖＯ（Ｖ）（ＶＯは
たとえば５Ｖ）範囲で位相誤差電圧Ｅが導出される８ この第５図において、参照符Ｗで示される範囲は、位相
差ｅに対応して位相誤差電圧Ｅが線形に変『ヒし、検波
レンジと称される．デジタル化したサーボ回路では、量
子化精度が同一であると、検波レンジＷが狭いほど量子
化誤差が小さくなり、高精度なサーボ制御を行うことが
できる．そのため検波レンジＷの狭い比較回路が多い．
発明が解決しようとする課題 上述のように検波レンジＷが狭くなるほど高精度なサー
ボ制御を行うことができる反面、起動時などのように位
相差ｅが検波レンジＷ外であるときには、第５図で示さ
れるように、位相差ｅに対して導出される位相誤差電圧
Ｅが固定値となってしまう．検波レンジＷから外れた状
態では、Ｅ／ｅで表される上記比較器などの偏差検出系
の伝達関数は、誤差ｅが増加しても分子Ｅが一定である
ため、小さくなってしまう．そのため制御目標値に到達
するまでの引込時間が長くなるという課題がある． 本発明の目的は、サーボ制御の精度を低下することなく
、制御目標動作状態に到達するまでの時間を短縮するこ
とができるサーボ回路を提供することである． 課題を解決するための手段 本発明は、動作状態がサーボ制御信号によって制御され
る駆動負荷の動作状態を検出し、この動作状態を表す動
作信号を出力する検出手段と、検出手段からの動作信号
を駆動負荷の目標動作状態に関連する基準動作信号と比
較し、それらの漏差に対応したレベルの贋差信号を出力
する比較手段と、 前記偏差信号に関して駆動負荷の動作状態を区分する予
め定められる少なくとも１つの基準レベルが設定され、
偏差信号レベルと該基準レベルとを比較し、その比較結
果に対応して変１ヒする制御信号を出力する制御手段と
、 前記制御信号に対応して，前記偏差信号を複数種類の利
得のいずれか一つを選択して変化しサーボ制御信号とし
て出力する利得選択手段とを含むことを特徴とするサー
ボ回路である． 作　　用 本発明に従えば、検出手段から導出される動作信号は比
較手段で基準動作信号と比較され、該比較手段からは両
者の偏差に対応したレベルの偏差信号が制御手段に導出
される．制御手段では、比較手段からの偏差信号レベル
と、駆動負荷の目標動作状態に関連する予め定められる
少なくともｌつの基準レベルとが比較され、その比較結
果に対応して変化する制御信号が導出される．この制御
信号は選択手段に与えられ、該選択手段からは、入力さ
れた前記制御信号に基づいて、漏差信号を複数の利得の
いずれか１つを選択して変化し、サーボ制御信号として
前記駆動負荷に供給する。

前記制御手段の基準レベルは、駆動負荷の動作状態を区
分するために少なくとも１つが設けられる．したがって
たとえば比較手段の偏差信号レベルが該基準レベルより
大きいときに、前記サーボ制御信号が大きな利得で得ら
れるように構成することによって、起動時などでは定常
時よりも高レベルのサーボ制御信号が導出されることと
なる．こうして、定常時におけるサーボ精度を低下する
ことなく、起動時などの過渡状態においては目標動作状
態に到達するまでの時間を短縮することができる． 実施例 第１図は本発明の一実施例の速度サーボ回路１０の構成
を示すブロック図であり、第２図は本発明の他の実施例
の位相サーボ回路１の構成を示すブロック図であり、第
３図はこれらの速度サーボ回路１０および位相サーボ回
路１が用いられるたとえばデジタルオーディオテーブレ
コーダ（ＤＡＴ〉の回転へッドサーボ装置２の携戒を示
す系統図である．これらの図面を併せて参照して、本実
施例について説明する．上記位相サーボ回路１および速
度サーボ回路１０が用いられる回転へッドサーボ装置２
において、磁気ヘッド４．５は回転本３の一直径線上に
配置され、この回転体３は軸６を介して駆動負荷である
モータ７の出力軸に接続されており、こうして磁気ヘッ
ド４，５はモータ７によって回転駆動される． また軸６には一直径線上にＮ極およびＳ極が着磁された
磁石１１が固定されており、この磁石１１の近傍におい
て固定位置には検出手段である磁気検出素子１２が設け
られる．したがって軸６が回転されることによって、こ
の磁気検出素子１２からは動作信号であるパルス状の位
相信号が導出され、位相サーボ回路１に与えられる．位
相サーボ回路１には、回転へッドサーボ装置２が用いら
れるデジタルオーディオテーブレコーダの水晶発振器１
４からのクロツク信号を分周器１５で分周したクロツク
信号が基準位相信号として入力される．また前記軸６に
は、周方向にＳｉおよびＮｆｉが交互に多数着磁された
磁石１６が設けられ、その近傍には検出手段である磁気
検出素子１７が配置される．磁気検出素子１７からは速
度サーボに間する動作信号であるパルス状の速度信号が
、速度サーボ回路１０に入力され、後述するような速度
サーボ制御信号が出力される． 位相サーボ回路１は、上記位相信号と基準位相信号とに
基づいて位相サーボ制御信号を作成し、前述した速度サ
ーボ制御信号と加算回路１８で加算され、駆動回路８を
介してモータ７に与えられる．このようにして、磁気検
出素子１２．１７からサーボ回路１，１０を介してモー
タ７に至るサーボループが形成される． 本実施例の回転へッドサーボ装置２は、まず速度サーボ
回路１０でモータ７の回転状態を制御し、さらに高精度
の回転制御を位相サーボ回路１で行おうとするものであ
る．速度サーボ回路１０には磁気検出素子１７からのパ
ルス状の速度信号が入力され、その周期に比例したデュ
ーテイ比のパルスを出力するパルス幅変調回路（以下，
ＰＷＭ回路と略す）３１と、その出力パルスを平滑化す
る抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ２とを含む積分回路３２と
、積分回路３２からの平滑化された電圧が非入力端子に
入力され、反転入力端子には基準電圧＋Ｖが抵抗Ｒ１６
，Ｒ１７で分圧された基準電圧が入力されてこれらを比
較する比較器３３と、前記積分回路３２の出力を、予め
定める利得ｇ１で増幅する演算増幅器３４と抵抗Ｒ１８
とを含む増幅器３５と、増幅器３５の出力と基準電圧＋
■／２との間に配列される抵抗Ｒ１９と開閉スイッチ３
６とを含んで構成される． また、速度検出回路３ｌは速度信号が入力され、カウン
タ３７と、ラッチ回路３９と、パルス発生回路３つとか
ら構成される．磁気検出素子１７から導出されるパルス
状のモータの速度信号は、カウンタ３７にリセット信号
として入力される．カウンタ３７には前記速度信号より
も充分短い周期のクロツク信号が入力されており、この
カウンタ３７は前記速度信号が入力されるまでクロツク
信号のパルス数をカウントし、そのカウント結果をラッ
チ回路３８に導出する．ラッチ回路３８は、前記速度信
号が入力されるたび毎にカウンタ３７のリセット前のカ
ウント結果を更新して保持する。

ラッチ回路３８からの出力はパルス発生回路３つに与え
られており、このパルス発生回路３つからは、ラッチ回
路３８で保持されているカウンタ３７のカウント結果に
基づいたデューテイ比のパルス信号が積分回路３２へ出
力される． 開閉スイッチ３６は、後述するように積分回路３２の出
力レベルが比較器３３の反転入力レベルより大きいとき
に３！！断状態であり、逆の場合には導通状態であるよ
うに制御される．抵抗Ｒ１８，Ｒ１９は開閉スイッチ３
６が導通状態のとき、増幅器３５の利得を前記利得ｇ１
より小さな利得ｇ２とするように選ばれる．増幅器３５
、開閉スイッチ３６および抵抗Ｒ１９を含んで利得選択
手段が構成される． 速度サーボ回路１０は、第４図の動作特性を示すグラフ
の速度誤差電圧゛Ｅの最大値Ｅ　ｒｎに対応する積分回
，路３２出力のレベルを、前記抵抗Ｒ１６，Ｒ１７によ
る基準電圧＋ＶＯの分圧電圧に選ぶ．すなわち速度信号
周波数Ｆが検波レンジＷｌ内にあるときには、比較器３
３の出力はたとえばローレベルであり、このとき開閉ス
イッチ３６は導通状態に制御され、前記増幅器３５の利
得を前記ｇ２に設定する．速度信号周波数Ｆが前記検波
レンジＷ１からはずれたとき、すなわち、たとえばモー
タ７の起動時などでは比較器３３の出力はたとえばハイ
レベルとなり、開閉スイッチ３６を遮断状態とし、増幅
器３５の利得を前記利得ｇ２より大きな利得ｇ１とする
． これにより、起動時などでは、モータ７の回転数を急速
に増大することができ、速度信号周波数Ｆが検波レンジ
Ｗ１内に入れば、モータ７の回転状態を高精度に制御で
きることになる．位相サーボ回路１は、比較手段である
位相比較回路２１と、その出力を平滑化する積分回路２
２と、積分回路２２の出力を予め定められるゲインｇ３
で増幅する演算増幅器１つと抵抗Ｒ２とを含む増幅器２
０と、制御手段であるウインドウコンバレータ２３と、
ウインドウコンパレータ２３の出力で後述のように開閉
制御される開閉スイッチ２４と、増幅器２０の出力端を
前記開閉スイッチ２４を介して基準電圧＋ＶＯ／２に接
続する抵抗Ｒ６とを含んで楕戒される． 開閉スイッチ２４と抵抗Ｒ６と増幅器２０とを含んで、
利得選択手段が構成される。位相比較回路２１は、前記
分周器１５からの基準位相信号と、磁気検出素子１２に
よって検出される位相信号との位相差ｅに対応してパル
ス幅変調されるパルス信号を導出する．このパルス信号
のデューテイ比は、位相差ｅが○のときに５　０　ｒｇ
となるように選ばれ、また基準位相信号に対して位相信
号が遅れるほど大きくなるように選ばれる． このパルス信号は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とから成
る積分回路２２で積分されて、第５図および第６図（１
）で示される位相差ｅに対する位相誤差電圧Ｅが導出さ
れ、ウインドウコンバレータ２３に与えられる． ウインドウコンパレータ２３は、抵抗Ｒ３，Ｒ４．Ｒ５
と、比較器２５．２６と，ＡＮＤゲート２７とを含んで
ｔｌ戒される．前記積分回路２２からの出力は、比較器
２５の反転入力端子に入力されるとともに、比較器２６
の非反転入力端子に入力される． 抵抗Ｒ３〜Ｒ５は直列に接続されて、ハイレベルの電源
＋ＶＱと接地レベルとの間に介在されてむり、抵抗Ｒ３
，Ｒ４の接続点２８は比較器２５の非反転入力端子に接
続され、抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点２つは比較器２６の反
転入力端子に接続される．こうして比較器２５の非反転
入力端子には、ＶＯ　（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ３＋Ｒ４＋
Ｒ５）の電圧が印加され、また比較器２６の反転入力端
子には、ＶＯ・Ｒ５／　（Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）の電圧が
印加される． 本実施例では、電圧■Ｏをたとえば５（Ｖ〉とし、抵抗
Ｒ３〜Ｒ５の抵抗値をそれぞれｒ３〜ｒ５とするとき、
２・ｒ３＝２・ｒ５＝ｒ４となるように選ぶ．したがっ
て比較器２５の非反転入力端子には電圧Ｖｌ（たとえば
３．７５　（Ｖ））が印加され、比較器２６の反転入力
端子には電圧Ｖ３（たとえば１．２５　（Ｖ））が印加
される。

比較器２５は、第６図（２）で示されるように、反転入
力端子からの入力電圧が非反転入力端子からの入力電圧
以下であるときには、ハイレベルの出力を導出し、反転
入力端子からの入力電圧が非反転入力端子からの入力電
圧を超えているときには、ローレベルの出力を導出する
。また比較器２６は、第６図（３）で示されるように、
非反転入力端子からの入力電圧が反転入力端子からの入
力電圧以上であるときにはハイレベルの出力を導出し、
非反転入力端子からの入力電圧が反転入力端子からの入
力電圧未満であるときには、ローレベルの出力を導出す
る． 比較器２５．２６の出力はＡＮＤゲート２７に与えられ
ており、このＡＮＤゲート２７は第６図（４）で示され
るように、比較器２５．２６からの出力が共にハイレベ
ルであるときには、前記開閉スイッチ２４を導通し、ま
た比較器２５．２６の少なくともいずれか一方の出力が
ローレベルであるときには、開閉スイッチ２４を遮断す
る制御信号を導出する．したがって積分回路２２から、
このウインドウコンバレータ２３へ入力される電圧が■
３〜■１の範囲内であるときには．ｒＭ＋７１スイッチ
２４は導通され、前記範囲外であるときには遮断される
． 開閉スイッチ２４には、第６図（５）に示す出力の前記
増幅器２０の出力が与えられており、したがって開閉ス
イッチ２４からは位相差ｅが検波レンジＷ２の内外であ
る場合に対応して、第６図（６）で示される位相サーボ
制御信号が導出される． このようにして、第６図（１）で示されるように、位相
誤差電圧ＥがＶ３〜Ｖ１であって、ウインドウコンパレ
ータ２３のＡＮＤゲート２７がらハイレベルの出力が導
出される検波レンジＷ２内では、開閉スイッチ２４は導
通され、増幅器２０からは利得ｇ４でＶＯ／２＝Ｖ２　
（たとえば）２．５　（Ｖ）　）を中心に、圧縮された
第６図（５〉の直線と平行で電圧ｖ１〜ｖ３内で変化す
る出力が位相サーボ制御信号として導出される．また検
波レンジＷ２外の領域ではＡＮＤゲート２７からの出力
はローレベルとなって、開閉スイッチ２４は遮断され、
磁気検出素子１２からの泣相信号が基準位相信号より検
波レンジＷ２を超えて進んでいたり、または遅れていた
りする場合には、第６図（６）に示されるように前記利
得ｇ４よりも大きな利得ｇ３を有し、したがって第６図
（５）の直線より傾きの大きな直線となる特性の出力が
位相サーボ制御信号として導出される。

このようにして、第３図に示した回転へッドサーボ装置
２においては、速度サーボおよび位相サーボのいずれに
おいても、速度信号周波数および位相差ｅが検波レンジ
Ｗｌ，Ｗ２内にあるときには、比較的小さな利得ｇ２，
ｇ４でそれぞれのサーボ制御を行い、検波レンジＷｌ，
Ｗ２外にあるときには、前記利得ｇ２，ｇ４より大きな
利得ｇ１，ｇ３でそれぞれのサーボ制御を行うようにし
た．これにより、モータ７の起動時やモータ７の負荷の
急変時などにおいても、モータ７の動作状態が検波レン
ジｗ１，ｗ２外である状態から検波レンジＷＩ　　Ｗ２
内へ移行する引込時間を格段に短縮することができる． 上記実施例におけるサーボ制御信号発生のための演算や
その演算に用いられる各種構戒は、上記実施例に限るも
のではなく、その他どのような楕戊によって実施されて
もよい． 発明の効果 以上のように本発明に従えば、駆動負荷からの動作信号
と，基準動作信号との漏差に対応したレベルの偏差信号
を出力する制御手段において、偏差信号レベルと基準レ
ベルを比較する．この比較結果に対応して、偏差信号を
複数種類の利得のいずれか１つを選択して変ｆヒし、サ
ーボ制御信号として出力するようにした．これにより定
常時に才３けるサーボ精度を低下することなく、起動時
などにおける過渡状態では、目標動作状態に到達するま
での時間を格段にｍ縮することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の速度サーボ回路■０の構戊
例を示すブロック図、第２図は本発明の池の実施例の位
相サーボ回２Ｉ１の構或例を示すブロック図、第３１１
１は本発明に従う回転へッドサーボ装置２の構成例を示
すブロック図、第４（２Ｉは速度サーボ回路１０の動作
状態を説明するグラフ、第５図は位相サーボ回路１の動
作状態を説明するグラフ、第６図は回転へッドサーボ装
置２の動作状態を説明する波形図である． ｌ・・・位相サーボ回路、２・・・回転へッドサーボ回
路、７・・・モータ、１０・・・速度サーボ回路、１３
，１ ５・・・分周器、 つ １ ・・・位相比較回路、 ２ ３・・・ウ イ ンドウコンバレータ、 ２　４ ３ ６・・・開閉スイ ツ チ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 動作状態がサーボ制御信号によつて制御される駆動負荷
   の動作状態を検出し、この動作状態を表す動作信号を出
   力する検出手段と、 検出手段からの動作信号を駆動負荷の目標動作状態に関
   連する基準動作信号と比較し、それらの偏差に対応した
   レベルの偏差信号を出力する比較手段と、 前記偏差信号に関して駆動負荷の動作状態を区分する予
   め定められる少なくとも１つの基準レベルが設定され、
   偏差信号レベルと該基準レベルとを比較し、その比較結
   果に対応して変化する制御信号を出力する制御手段と、 前記制御信号に対応して、前記偏差信号を複数種類の利
   得のいずれか一つを選択して変化しサーボ制御信号とし
   て出力する利得選択手段とを含むことを特徴とするサー
   ボ回路。