JPH03195384A - モータサーボ回路 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、例えばＤＡＴ　（デジタルオーディオテープ
レコーダ）の回転ドラム等の回転数の制御等に用いて好
適なモータサーボ回路に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、モータの回転数を制御するだめのモータサー
ボ回路において、モータ制動信号に応じてモータを制動
制御し、モータの端子電圧により検出されるモータ回転
数が所定の下限値に達したときにモータ制動動作を解除
することにより、制動によりモータ回転数の急、速な低
下制御を行わせると共に、モータ回転数が所定の下限値
を下回ることによる悪影響を防止するものである。

Ｃ１従来の技術 例えば、従来の一般的なＴ’）ＡＴ（デジタルオーディ
オテープレコーダ）においては、任意の曲の頭出し等の
高速サーチのための速送りや巻戻し等を行う際に、テー
プ速度の変化によってテープに対する回転ヘッドの相対
速度が変化し再生クロックが変化することを防くため、
上記相対速度（再生ＲＦ信号からの再生クロック）が一
定となるように回転ヘッド（回転ドラム）の回転数を変
化させるようなサーボをかけていた。また、通常再生時
にも上述のようなサーボをかけることにより、一般に行
われているドラムＦＣ（周波数ジェネレータ）による速
度サーボを廃止しているシステムもある。

これらの場合、ＲＦ倍信号読み出せていないときには、
該ＲＦ倍信号クロック成分に基づき動作するＰＬＬ　（
位相ロックループ）回路がロックできないため、該ＰＬ
Ｉ、回路からのクロック（ＰＬＣＫ）はフリーランとな
っている。このようなフリーランとなっているＰ　Ｌ　
ＣＫを用いてサーボをかけるのは無意味であるから、回
転ドラムの回転数を上下に振って（スイープさせて）、
相対速度が所定値に一致し上記ＰＬＬがロックできる点
を探す動作にはいるようにしている。この動作モードを
スイープモードと呼ぶ。

Ｄ０発明が解決しようとする課題 ここで上述のスィーブ動作において、回転ヘッドが設け
られた回転ドラムを回転駆動させるドラム駆動モータに
、例えばいわゆるＢＳＬ　（ブラシレス）モータが用い
られている場合には、例えば第４図の実線で示すような
モータ回転駆動電圧に応じて、モータ回転数の加速、減
速動作や上限、下限回転数等を、確実にしかも応答性良
く高速に制御することができる。

これに対して、構成が簡単で安価ないわゆるブラシモー
タが用いられている場合には、回転数制御が片方向制御
で、加速はできるが減速はできないため、モータ回転駆
動電圧を第４図の実線のように急速に立ち下げても、回
転子の慣性により、第４図の破線で示すように回転数が
緩慢に低下する。そして、上記スイープ動作の周期が短
い場合には、所望の回転数まで落ちきらないうちにサー
ボ電圧が印加されるため、上記ＢＳＬモータのときのよ
うな高速スィーブ動作ができない。

また、上記ドラムＦＧを廃止したシステムの場合、スイ
ープ動作時の回転数の上限は、駆動回路に印加する電圧
を制限することによりある程度制御することができるが
、下限回転数は駆動系の機械的な負荷に大きく依存する
ため不安定である。

すなわち、上記負荷が大きければ減速し過ぎてしまい、
テープと回転ヘッド（ドラム）間のエアフィルムが無く
なってテープ損傷等の悪影響が生ずる虞れがある。逆に
負荷が軽ければ、回転数が所定の回転数にまで落ちず、
Ｐ　Ｌ　Ｌ回路がロックできなくなってしまうことがあ
る。これは特に巻戻しサーチ時に顕著である。

このようなモータの回転数を制御する（特にブラシモー
タを減速する）ために、従来、例えば第５図に示すよう
に、モータの両端子をショートすることによりモータに
ブレーキをかけている。

この第５図に示す従来のモータサーボ回路において、入
力端子５０から供給されたサーボ電圧を反転増幅器で増
幅してモータ駆動用トランジスタ５２のベースに送って
おり、このトランジスタ５２はＮＰＮ型で、コレクタが
モータ駆動電源供給端子５３に接続され、エミッタがモ
ータ５４に接続されており、モータ５４の他端は接地さ
れている。このトランジスタ５２のエミッタとモータ５
４との接続点にＮＰＮ型のトランジスタ５６のコレクタ
を接続し、このトランジスタ５６のエミッタを接地する
ことにより、ベース入力端子５７の電圧を“’Ｈ”（ハ
イレヘル）とすれば、トランジスタ５６がオンとなって
、モータ５４の両端間がショート（短絡）され、いわゆ
る逆起電力により回転にブレーキ（制動）がかけられる
。

また、第６図に示すようなモータサーボ回路も従来より
知られている。これは、上記第５図のモータサーボ回路
において、トランジスタ５２と５６とが同時にオンして
しまうと、電源供給端子５３と接地とがショートして大
電流が流れ、電流消費が増大するのみならず回路の損傷
や場合によっては破壊等の悪影響が生ずることを防止し
たものである。すなわち、第６図の回路において、駆動
用のＮＰＮ型トランジスタ５２に対して相補的なＰＮＰ
型トランジスタ６１を用い、このトランジスタ６１のエ
ミッタをトランジスタ５２のエミッタとモータ５４との
接続点に接続し、トランジスタ６１のコレクタを接地す
ると共に、ベースをトランジスタ５２のベースに共通接
続している。この場合、原則的には、トランジスタ５２
と６１とは相補的に動作し、同時にオンすることがない
ため、上記第５図の回路の不都合を回避することができ
、また、入力端子５０に供給されるサーボ電圧に対して
モータ端子電圧の立ち上がりが遅いと、その間、トラン
ジスタ５２．６１のベース電圧が°゛Ｉ、”となり、ト
ランジスタ５２はオフ、トランジスタ６１ばオンとなっ
て、モータ５４にブレーキをかけることができる。

しかし、これらの第５図や第６図に示すモータサーボ回
路においては、上記制動時間を制御することができず、
例えば上述したようなブレーキのかけ過ぎによる悪影響
を回避できない。なお、第６図の回路には、トランジス
タ６１をオンさせるだめの反転増幅器５１のベース電流
吸い込み能力が不足することにより、ブレーキ力が弱い
という欠点もある。

本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、ブラ
シモータのように回転数を低下させる方向に制御する際
の応答性が悪いモータに対しても、モータの制動を行っ
て急速な回転数低下を実現でき、しかも回転数が低下し
過ぎることによる悪影響を未然に防止し得るようなモー
タサーボ回路の提供を目的とする。

８０課題を解決するための手段 本発明に係るモータサーボ回路は、モータの回転数を制
御するようなモータサーボ回路であって、モータ制動信
号に応じて上記モータを制動制御し、上記モータの端子
電圧により検出されるモータ回転数が所定の下限値に達
したときに上記モータの制動動作を解除することにより
、上述の課題を解決する。

Ｆ０作用 モータの端子電圧に基づいてモータの回転数を検出し、
この検出した回転数が所定の下限値に達したときにモー
タの制動動作を解除することにより、いわゆるブラシレ
スモータを用いても、モータの制動を行いながら回転数
の下限値を制限することができる。

Ｇ、実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明に係るモータサーボ回路の一実施例を示
すブロック回路図であり、モータ１としては、構成が簡
単で安価なブラシモータを用いている。この実施例に示
ずようなモータサーボ回路は、例えばいわゆるＤＡＴ　
（デジタルオーディオテープレコーダ）等の回転ヘッド
装置のドラム回転駆動モータのサーボ系、いわゆるドラ
ムサーボ系に適用することができ、このドラムサーボ系
の全体構成の一興体例を第２図に示す。

先ず、第１図の実施例の説明に先立ち、第２図のドラム
サーボ系の全体構成について簡単に説明する。

この第２図において、ブラシモータ１は、回転ヘッド２
ａが設けられた回転ドラム２ｂを回転駆動する。回転ヘ
ッド２ａからの再生ＲＦ信号は、増幅器３により増幅さ
れて信号処理回路４に送られる。この信号処理回路４は
、デジタル信号処理のみならず、少なくとも、ドラムモ
ータサーボ信号処理をも行うものであり、ＰＬＬ　（位
相ロックループ）回路６及びサーボ信号出力回路７を有
している。このサーボ信号出力回路７からのドラムサー
ボ信号（後述するＤＳＰＷ及びＤＢＰＷ）に応じて、モ
ータサーボ回路５がブラシモータ１を回転駆動制御する
。

信号処理回路４内のＰＬＬ回路６には増幅器３からの出
力信号が供給されており、ＰＬＬ回路６からの出力クロ
ック（ＰＬＣＫ）がサーボ信号出力回路７に送られてい
る。このクロック（ＰＬＣＫ）が増幅器３からの信号の
再生クロックに対して同期がとられているか否か、すな
わちＰＬＬがロックしているか否か、を示す位相ロック
判別信号（ＦＬＧＣ）が、ＰＬＬ回路６からモータサー
ボ回路５に送られている。サーボ信号出力回路７は、上
記クロック（ＰＬＣＫ）に基づき、ドラム回転速度のサ
ーボ信号である速度サーボ信号（Ｄｓｐｗ）と、それを
積分したバイアスサーボ信号（ＤＢＰＷ）とを、各々Ｐ
ＷＭ（パルス幅変調〕信号として出力し、これらがモー
タサーボ回路５に供給されている。

このモータサーボ回路５として、本発明の一実施例とな
る第１図に示すようなモータサーボ回路が用いられるわ
けである。

すなわち、この第１図に示すモータサーボ回路の入力端
子１０には、上記速度サーボ信号（ＤＳＰＷ）が供給さ
れ、この速度サーボ信号（ＤＳＰＷ）は、ＬＰＦ（ロー
パスフィルタ）１１を介し、バッファアンプ１２、抵抗
１４を介して、ミキサアンプとなる反転増幅器１５の反
転入力端子に供給されている。モータサーボ回路の他方
の入力端子２４には、上記速度サーボ信号（ＤＳＰＷ）
を積分した上記バイアスサーボ信号（ＤＢＰＷ）が供給
され、このバイアスサーボ信号（ＤＢＰＷ）は、Ｌ　Ｐ
　Ｆ　２５を介し、バッファアンプ２６、抵抗２８を介
して、反転増幅器１５の反転入力端子に供給されている
。抵抗１４．２８は加算抵抗あるいはミキサ用抵抗とな
っている。反転増幅器１５の非反転入力端子には、電圧
源１８からの基準電圧が印加されている。反転増幅器１
５からの出力信号は、抵抗１９を介してトランジスタ２
０．２１の各ベースに供給されている。ここで、トラン
ジスタ２０はＮＰＮ型、トランジスタ２１はＰＮＰ型で
、各エミッタが共通接続されて上述したブラシモータ１
に接続されており、トランジスタ２０．２１の共通接続
されたベースは、エミッタが接地されたＮＰＮ型トラン
ジスタ２２のコレクタに接続されている。また、トラン
ジスタ２０のコレクタはモータ駆動用の電源端子２３に
接続され、トランジスタ２１のコレクタは接地されてい
る。また、トランジスタ２０．２１の共通エミッタとモ
ータ１との接続点を抵抗１６を介してミキサアンプの反
転増幅器１５の反転入力端子に接続することで、帰還回
路を構成している。

さらに、上記バッファアンプ２６からの出力信号は微分
回路２９に送られており、この微分回路２９からの微分
出力は比較器３０に供給されている。この比較器３０の
闇値電圧入力端子３１には闇値電圧■□、が供給されて
おり、比較器３０からの出力はＳ−Ｒ（セソト−リセン
ト）フリップフロップ３２のセット端子Ｓ（ローアクテ
ィヴ）に送られている。フリップフロップ３２からの出
力は、ＡＮＤゲート３５を介し抵抗３６を介して上記ト
ランジスタ２２のベース端子に供給されている。また、
トランジスタ２０，２１の共通エミッタとブラシモータ
１との接続点からのモータ端子電圧ば比較器１７に供給
されている。この比較器１７の闇値電圧入力端子３４に
は闇値電圧Ｖ　Ｔｌ＋２が供給されており、比較器３０
からの出力はフリップフロップ３２のリセント端子Ｒ（
ローアクティヴ）に送られている。ＡＮＤゲート３５の
もう一方の入力端子には、入力端子３７からの上記Ｐ　
ＬＬ回路６がロックしているか否かを示す位相ロック判
別信号（ＦＬＧＣ）が供給されている。

以上のような構成を有する第２図のモータサーボ回路（
第１図のモータサーボ回路５）において、上記Ｐ　Ｌ　
Ｌ回路６がアンロック（ロックしていない）状態のとき
、」二記速度サーボ信号（ＤＳＰＷ）のＬ　Ｐ　Ｆ　１
１、バッファアンプ１２を介した信号は、所定のセンタ
レヘルで固定され、上記バイアスサーボ信号（ＤＢＰＷ
）のＬ　Ｐ　Ｆ　２５及びバッファアンプ２６を介した
信号は、前述したスイープ動作のため例えば第３図の（
ａ）のようになる。この第３図の（ａ）の信号波形にお
いては、ミキサアンプが反転増幅器１５となっているた
め、電圧が高いほど回転速度が低く、電圧が低いほど回
転速度が高いことに相当する。すなわち、第３図の（ａ
）の信号波形における電圧が徐々に低下している部分で
はモータ１の回転数が徐々に上がるような制御が行われ
る。この第３図の（ａ）の信号が時刻ｔ、に示すように
急激に“Ｌ”から“Ｈ”に上昇するとき、すなわちブレ
ーキ（制動）をかけようとするとき、微分回路２９によ
り第３図の（ｂ）に示すような微分パルスが生成される
。この第３図の（ｂ）の微分パルスを比較器３０に送り
閾値■ア、ｌでレベル弁別して第３図の（Ｃ）に示すよ
うなパルス（負パルス）を得、これをフリップフロップ
３２のセット端子Ｓに送って、フリップフロップ３２を
セットする。このとき、フリップフロップ３２からの出
力は“Ｉ］″　となり、これがＡＮＤゲート３５を介し
てトランジスタ２２のベースに供給され、トランジスタ
２２はオンとなり電流を充分にすい込むため、反転増幅
器１５からの出力に関わらずトランジスタ２０．２１の
ベースが強制的に接地レヘルに近い“Ｌ”　となる。従
って、トランジスタ２０がオフし、トランジスタ２１が
略々完全にオンとなって、ブラシモータ１に対して強力
なブレーキがかけられることになる。このとき、モータ
１が減速するにつれ、逆起電力Ｅは、 Ｅ＝ｋｖ・ω ただし、ｋｖは逆起電圧定数、 ωは回転速度 によりωと比例関係を持っているので、ブレーキ力は回
転速度低下に応じて小さくなり、上記トランジスタ２０
．２１の共通エミッタに現れるモータ端子電圧が、例え
ば第３図の（ｄ）に示すように下降する。この第３図の
（ｄ）のモータ端子電圧は比較器１７に供給されている
ことから、該端子電圧が上記閾値電圧Ｖ　Ｔｌ２になっ
たとき、比較器１７から第３図の（ｅ）に示すようなパ
ルスが生成され、このパルスがブレーキ（制動）解除信
号として、上記フリップフロップ３２のリセット端子Ｒ
に供給される。これによって、フリ・ンブフロンブ３２
からの出力が“Ｌ”　となってＡＮＤケート３５を介し
てトランジスタ２２のベースに供給され、トランジスタ
２２がオフになって上記ブレーキ動作が解除され、モー
タは加速を開始する。

すなわち、スイープ動作時の回転ヘッドの下限回転速度
をω１、逆起電圧定数をｋｖとするとき、上記闇値Ｖ　
Ｔｌ２を、 ■ｒ＋＋ｚ＝に、°ωＬ とすることにより、バイアスサーボ信号が”Ｌ“からＩ
］“に反転したときに強力なブレーキがかかり、回転速
度が所定の下限値ω、となったときに上記ブレーキが解
除され、回転数が所定の下限値を下回ることを回避でき
る。ただし、これだけでは、スイープ動作時以外の通常
の再生時にも、例えば負荷変動等により上記バイアスサ
ーボ信号が急に振られ、このときに上記フリップフロッ
プ３２がセットされてしまうことがあるため、スイープ
動作時以外はブレーキがかからないように、端子３７に
供給される位相ロック判別信号（ＦＬＧＣ）をＡＮＤゲ
ート３５に送ってマスクをかけるようにしている。

また、上記比較器１７以外の部分は、全てデジタル回路
に置き換えることができ、この場合、上記微分回路２９
にはバイアスサーボ信号を直接入力するようにすればよ
い。

以上説明したように、本実施例のモータサーボ回路によ
れば、バイアスサーボ信号（ＤＢＰＷ）におけるモータ
回転数を急速に低下させる変化点を微分回路２９で検出
し、この検出信号に応してフリップフロップ３２をセッ
トしてトランジスタ２２をオンさせることでブレーキを
かけており、ｌ・ランジスタ２２の電流すい込み能力が
大きいため、トランジスタ２１を略々完全にオンさせる
ことができ、強力なブレーキをかけることができる。

また、モータ１の端子電圧がモータ回転数に依存してい
ることから、該モータ端子電圧が所定の閾値■アＨ２に
達したときに上記ブレーキを解除することにより、モー
タ回転数が上記閾値Ｖ　Ｔｌ１２に対応する下限値（下
限回転速度ω、）を下回ることを未然に防止している。

従って、低コスト化のためブラシモータを用いているよ
うな回転制御系においても、モータに強力なブレーキを
かけると共に回転数の下限値を制限することができ、例
えば従来の半分程度の周期の高速のスイープ動作を行わ
せることができる。これにより、ＤＡＴにおけるテープ
の無記録部分から記録済みの部分に突入する際のドラム
サーボがはずれたときのりカバリや、テープたるみで信
号が読めなくなったときのリカバリ等のロスタイムを短
縮でき、レスポンスの良いメカ動作が可能となる。

また、従来において最低回転数を制御することができな
かったために生していた問題点、すなわち、機器のメカ
負荷の変化により回転ドラムが停止してテープダメージ
が発生したり、回転数が十公正がらないためサーチ時に
ドラムサーボがかからない等の問題点も解決することが
できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、例えば、上述
の実施例においてはモータサーボ回路をＤＡＴの回転ド
ラムサーボ系に適用した具体例について説明したが、こ
の他種々のモータ回転サーボ系に適用可能であることは
勿論である。

Ｈ１発明の効果 以上の説明からも明らかなように、本発明に係るモータ
サーボ回路によれば、モータ制動信号によりモータを制
動制御し、モータの端子電圧に基づいてモータの回転数
を検出してこの検出した回転数が所定の下限値に達した
ときに上記モータの制動動作を解除することにより、制
動により回転数を急速に低下させるように制御しながら
回転数の下限を確実に制限することができる。従って、
例えば安価なブラシモータの用いられている回転サーボ
系においても、回転数が低下し過ぎることによる悪影響
を防止しなからモータ回転数制御動作の高速化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るモータサーボ回路の一実施例を示
すブロック回路図、第２図は該実施例のモータサーボ回
路が適用される具体的なサーボシステムの一例を示すブ
ロック図、第３図は該実施例のモータサーボ回路の動作
を説明するためのタイムチャート、第４図は従来のモー
タサーボ動作を説明するための波形図、第５図及び第６
図はそれぞれ従来のモータサーボ回路の互いに異なる例
を示す回路図である。 １・・・・・・・・・・ブラシモータ ２ａ・・・・・・・・回転ヘッド ２ｂ・・・・・・・・回転ドラム ４・・・・・・・・・・信号処理回路 ５・・・・・・・・・・モータサーボ回路６・・・・・
・・・・・ＰＬＬ回路 ７・・・・・・・・・・サーボ信号出力回路５・・・・
・・・・反転増幅器 ９・・・・・・・・微分回路 ７．３０・・・・・・比較器 ２・・・・・・・・フリップフロップ ５・・・・・・・・ＡＮＤゲート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モータの回転数を制御するようなモータサーボ回路であ
   って、 モータ制動信号に応じて上記モータを制動制御し、上記
   モータの端子電圧により検出されるモータ回転数が所定
   の下限値に達したことを判別して上記モータの制動動作
   を解除することを特徴とするモータサーボ回路。