JPH0437676B2 - - Google Patents

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JPH0437676B2
JPH0437676B2 JP57111568A JP11156882A JPH0437676B2 JP H0437676 B2 JPH0437676 B2 JP H0437676B2 JP 57111568 A JP57111568 A JP 57111568A JP 11156882 A JP11156882 A JP 11156882A JP H0437676 B2 JPH0437676 B2 JP H0437676B2
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JP
Japan
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servo
circuit
output
counter
signal
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JP57111568A
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Shigeru Tajima
Hiroshi Okada
Kenji Nakano
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
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Priority to AU16192/83A priority patent/AU570922B2/en
Priority to CA000431240A priority patent/CA1202672A/en
Priority to US06/508,191 priority patent/US4506202A/en
Priority to GB08317488A priority patent/GB2123584B/en
Priority to AT0241583A priority patent/AT390342B/de
Priority to NL8302331A priority patent/NL193515C/nl
Priority to DE19833323600 priority patent/DE3323600A1/de
Priority to FR838310929A priority patent/FR2530358B1/fr
Publication of JPS593514A publication Critical patent/JPS593514A/ja
Publication of JPH0437676B2 publication Critical patent/JPH0437676B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/22Controlling the speed digitally using a reference oscillator, a speed proportional pulse rate feedback and a digital comparator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/18Controlling the angular speed together with angular position or phase
    • H02P23/186Controlling the angular speed together with angular position or phase of one shaft by controlling the prime mover

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、モータの回転制御等を行なうサーボ
回路に関し、特に、誤素情報を計測カウンタによ
りデジタル的なランプ出力として得るようにした
デジタルサーボ回路に関する。
一般にモータの回転制御を行なうサーボ回路
は、モータの回転速度や回転位相に応じた帰還信
号と基準信号とを比較することにより誤差出力を
得て、該誤差出力により回転制御を行なうように
なつている。上記帰還信号としては、例えば第1
図一般的なモータ1の回転制御回路を示すよう
に、モータ1の回転により周波数発生器2とパル
ス発生器3とを作動せしめることにより、上記モ
ータ1の回転速度に比例した周波数信号FGを得
るとともに該モータ1の回転位相を示す位相パル
スφPGを得ている。上記周波数FGが供給される速
度サーボ回路4は、目的の回転速度を示す基準周
波数VREFと。上記周波数FGとの差周波数に応じ
た速度制御信号を形成する。また、上記位相パル
スφPGが供給される位相サーボ回路5は、基準の
回転位相を示す標準パルスφREFと上記位相パルス
φPGとの位相比較を行つて位相差に応じた位相制
御信号を形成する。そして上記速度制御信号と位
相制御信号とを信号加算器6にて合成した回転制
御信号を得て、この回転制御信号にてモータ駆動
回路7の動作を制御を行なうことにより、モータ
1を目的の回転速度で且つ基準位相にロツクした
状態で回転せしめる。
第2図は上述の如きサーボ回路として用いられ
る一般的なデジタルサーボ回路の原理的な構成を
示すブロツク図である。すなわち、第2図におい
て、基準信号SREFと復帰信号SFBとにてトリガー
されるフリツプフロツプ回路11は、上記各信号
の位相誤差に比例したパルス幅の計測用ウインド
パルスを形成する。そして、計測用カウンタ14
は、上記計測用ウインドパルスにてゲート制御さ
れるNADゲート回路13を介してクロツク発生
器12から供給されるクロツクパルスを計数する
ことより、上記位相誤差をデジタル的に示す計数
出力をデジタル・アナログ変換器15に供給す
る。上記デジタル・アナログ変換器15は、計測
用カウンタ14からのデジタル位相誤差情報をア
ナログ情報に変換して制御信号を出力する。すな
わち、上記計測用カウンタ14は、計測用ウイン
ドパルスのパルス幅でゲートされたクロツクパル
スを計数することにより、第3図に示すように位
相誤差を示すアナログラプに対応したデジタル情
報を出力する。上記第3図に示したランプ出力
は、その振幅がサーボ回路のダイナミツクレンジ
に対応し、その時間軸レンジがロツクレンジに対
応する。従つて、計測用カウンタ14を用いたデ
イジタルサーボ回路では、クロツク周波数を高く
してより細かな量子化を行ない、且つ同じ時間軸
(ロツク)レンジを確保するには、該計測用カウ
ンタ14のビツト数を増さなければならない。ま
た、クロツク周波数が同じで時間軸(ロツク)レ
ンジを長くしても、上記ビツト数を増さなければ
ならない。
ところで、例えば回転磁気ヘツド装置を用いた
NTSC方式ビデオテープレコーダにおけるドラム
モータの位相サーボでは、記録時、再生時とも30
Hzの位相基準信号φREFが用いられ、そのランプ出
力も30Hz周期が標準である。そして、ロツクレン
ジをランプ出力lAの繰返周期1/30secの約1/10、
すなわち3.3ms程度に設定している。ここで、
ランプ出力の傾き、ダイナミツクレンジ、時間軸
レンジは、モータの回転制御系全体の条件を考慮
して設定されるものであるが、例えば第4図中に
実線で示すランプ出力lAを最適値とした場合に、
ダイナミツクレンジを狭くしたランプ出力lBでは
サーボ系のゲインが高くなり振動的な制御状態に
なり易く、また外乱によつてロツクレンジから外
れてしまう慮れが大きいという問題点を生じ、ダ
イナミツクレンジを広くしたランプ出力lCではゲ
インが低く応答速度が遅くなつてしまうという問
題点がある。また、最適なランプ出力lAを用いた
としても、実際にサーボ系が位相ロツクした定常
状態では、そのロツクレンジの約10%以下の変動
に対して応答すれば十分であつて、上記ロツクレ
ンジの大半が利用されていない。
そこで、本発明は上述の如き従来のデジタルサ
ーボ回路における問題点に鑑み、ビツト数の少な
い計測カウンタにて、ロツクレンジを確保し、定
常状態では量子化精度も十分に得られるようにし
た新規な構成のデジタルサーボ回路を提供するも
のである。
以下、本発明に係るデジタルサーボ回路の一実
施例について図面に従い詳細に説明する。
第5図のブロツク図に示す実施例は、上述のモ
ータ制御回路における位相サーボ回路に本発明を
適用したものであり、位相パルスφPGと位相基準
信号φREFとの位相誤差に応じたパルス数のクロツ
クパルスを計数する7ビツトの計測用カウンタ2
4と、上記クロツクパルスの1/8分周出力を計数
する7ビツトのメモリ用カウンタ25と備えてい
る。
上記計測用カウンタ24は、クロツクパルス発
生器22からNADゲート回路23を介して位相
誤差に応じたパルス数のクロツクパルスが供給さ
れるようになつている。すなわち、上記ANDゲ
ート回路23は、位相パルスφPGと位相基準信号
φREFとにてトリガーされるフリツプフロツプ回路
21にて形成される上記位相誤差に応じたパルス
幅の計測用ウインドパルスにてゲート制御される
ことによつて、上記位相誤差に応じたパルス数の
クロツクパルスを上記計測用カウンタ24に供給
する。
そして、上記計測用カウンタ24は、上記
ANDゲート回路23を介して供給されるクロツ
クパルスを計数することによつて上記位相誤差を
7ビツトのデジタルデータとして示す計数出力を
得て、この計数出力を第1の信号選択回路31を
介してデジタル・アナログ変換器26に供給す
る。また、上記計測用カウンタ24は、その第3
ビツト出力すなわち上記クロツクパルスを8個計
数する毎に1個出力される1/N分周出力を第2の
信号選択回路32を介して上記メモリ用カウンタ
25に供給している。
また、上記メモリ用カウンタ25は、上記クロ
ツクパルスの1/8分周出力を計数して、7ビツト
のデジタルデータとして位相誤差を示す計数出力
を得て、この計数出力をサーボ状態検出回路41
に供給するとともに上記第1の信号選択回路31
を介してデジタル・アナログ変換器26に供給す
る。
このデジタル・アナログ変換器26にて得られ
るアナログ出力は、第3の信号選択回路33を介
して第1、第2のホールド回路51,52に供給
される。そして、上記各ホールド回路51,52
のホールド出力がそれぞれバツフア増幅器53,
54を通じて信号加算器55に供給され、該信号
加算器55よりサーボ制御信号として出力され
る。
ここで、上記第1ないし第3の信号選択回路3
1,32,33は、上記サーボ状態検出回路41
の検出出力に応じて作動する制御回路42にて次
のように動作制御されている。
すなわち、上記サーボ状態検出回路41はサー
ボ系がロツクした定常状態にあるか否かを検出す
る。そして、モータを起動してサーボ系がロツク
状態に引込まれるまでの間は、計測用カウンタ2
4にて1/8分周したクロツクパルスをメモリ用カ
ウンタ25にて計数し、該メモリ用カウンタ25
からの計数出力をデジタル・アナログ変換器26
にてアナログ信号に変換してサーボ制御信号とし
て出力するように、各信号選択回路31,32,
33の選択動作が制御回路42にて制御される。
この動作状態を第5図に示してある。
すなわち、サーボ系がロツクレンジに引込まれ
るまでは、メモリ用カウンタ25による計数出力
が位相誤差情報として用いられる。このメモリ用
カウンタ25は、計測用カウンタ24にて1/8分
周されたクロツクパルスを形成しているので、第
6図に実線にて示すような広いロツクレンジL1
の位相誤差情報を与えることができる。
そして、上記メモリ用カウンタ25の計数出力
を制御データとしてサーボ系の引込み動作制御を
行なうことにより、サーボ系がロツクした定常状
態になると同時に、メモリ用カウンタ25はその
ときの計数内容をメモリする。この定常状態で
は、計測用カウンタ24からの計数出力と上記メ
モリ用カウンタ25のメモリ内容とが第1の信号
切換回路31を介して交互にデジタル・アナログ
変換器26に供給される。上記メモリ用カウンタ
25は、定常状態におけるサーボ系のDCバイア
スデータを与える。そして、計測用カウンタ24
は、第6図に破線にて示すように狭いロツクレン
ジL2の位相誤差情報を与える。
ここで、上記サーボ状態検出回路41は、上記
メモリ用カウンタ25による計数出力を制御デー
タとするサーボ系の引込み動作において、上記メ
モリ用カウンタ25による計数出力(00000000〜
1111111)として与えられる広いロツクレンジL1
内の位相誤差情報が当該サーボ系に設定された所
望の位相誤差範囲(上記計測用カウンタ24によ
る計数出力(0000000〜1111111)として与えられ
る狭いロツクレンジL2)に入つた状態を上記サ
ーボ系がロツクした定常状態として検出する。
また、上記メモリ用カウンタ25からの計数出
力を上記デジタル・アナログ変換器26にてアナ
ログ化したサーボ制御信号が上記ホールド回路5
1を介して供給される上記バツフア増幅器53の
利得は、上記計測用カウンタ24からの計数出力
を上記デジタル・アナログ変換器26にてアナロ
グ化したサーボ制御信号が上記ホールド回路52
を介して供給される上記バツフア増幅器54の利
得の8倍に設定されている。
従つて、この実施例では、メモリ用カウンタ2
5にて与えられる広いロツクレンジL1のランプ
出力にて位相サーボをかけて第6図中の点Aにて
ロツクしたとすると、この時モータに加わる駆動
電圧VAに相当するメモリ用カウンタ25の計数
内容を記憶しておき、計測用カウンタ24にて与
えられる狭いロツクレンジL2のランプ出力に応
じた駆動電圧VBと上記駆動電圧VAとにてモータ
を駆動することにより第6図中の点Bで位相ロツ
クがかかることになる。ここで、位相サーボ系で
は、所定のロツクレンジ内のある所に位相をロツ
クされることを目的とするものであるから、上述
の如き構成の実施例によればビツト数の少ない計
測用カウンタ24、メモリ用カウンタ25、デジ
タルアナログ変換器26にて広いロツクレンジで
サーボ系の引込み動作制御を行ない、かつ定常状
態では量子化誤差の少ない高精度の位相サーボ制
御することができる。
なお、上述の実施例では、各カウンタ24,2
5から出力される7ビツトの位相誤差情報をデジ
タル・アナログ変換器26てアナログ信号に変換
したが、第7図に示す実施例のように位相誤差情
報をパルス幅変調信号として扱うこともできる。
すなわち、第7図に示す実施例では、クロツク
パルスを計数する計測用カウンタ64による計数
出力がパルス幅変調用のリングカウンタ66に供
給されており、このリングカウンタにてパルス幅
変調信号に遠隔された位相誤差情報がフイルタ8
1を介して信号加算器83に供給されている。ま
た、メモリ用カウンタ62は、上記計測用カウン
タ64にて1/8分周したクロツクパルスを計数し、
その計数内容をプリセツト化としてリングカウン
タの動作を行なうことにより、位相誤差情報をパ
ルス幅変調信号に変換して出力する。このパルス
幅変調信号は、フイルタ82を介して信号加算器
83に供給される。なお、上記メモリ用カウンタ
65は、信号選択回路70を介して、パルス幅変
調用クロツク信号φPWMと、上記計測用カウンタ
64にて1/8分周したクロツクパルスとが選択的
に供給されている。この実施例においても、上述
の第5図に示した実施例と原理的に同様なサーボ
制御動作を行なう。
すなわち、メモリ用カウンタ65からのパルス
幅変調信号として与えられる位相誤差情報を制御
データとしてサーボ系の引込み動作制御を行な
い、定常状態では各カウンタ64,65からのパ
ルス幅変調信号を加算合成した制御データにてサ
ーボ系を高精度に制御することができる。
上述の如く、本発明によれば、誤差情報に応じ
たパルス数のクロツクパルスを計数する第1のN
ビツトカウンタと、上記第1のNビツトカウンタ
による上記クロツクパルスの1/M分周出力を計数
する第2のNビツトカウンタと、上記第2のNビ
ツトカウンタによる計数出力に基づいてサーボ系
がロツクした定常状態にあるか否かを検出するサ
ーボ状態検出回路と、上記サーボ状態検出回路に
よる検出出力に基づいてサーボ系の動作の切り換
え制御を行う制御回路とを備え、上記第2のNビ
ツトカウンタによる計数出力を制御データとして
サーボ系の引込み動作制御を行ない、サーボ系が
ロツクした定常状態では上記第1および第2のN
ビツトカウンタによる各計数出力を合成した制御
データにてサーボ系の動作制御を行なうことを特
徴としたことによつて、サーボ系を広いロツクレ
ンジで引込んで、定常状態では量子化誤差の少な
い高精度のデジタルサーボ制御を行なうことがで
き、しかもビツト数の少ないカウンタにて上記デ
ジタルサーボ制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的なモータの回転制御回路の構成
を示すブロツク図である。第2図はデジタルサー
ボ回路の従来例を示すブロツク図である。第3図
および第4図は上記従来例における位相誤差情報
に応じたランプ出力についての各説明図である。
第5図は本発明に係るデジタルサーボ回路の一実
施例を示すブロツク図である。第6図は上記実施
例の動作を説明するための説明図である。第7図
は本発明に係るデジタルサーボ回路の他の実施例
を示すブロツク図である。 21……フリツプフロツプ回路、22……クロ
ツクパルス発生回路、23……ANDゲート回路、
24,25,64,65,66……カウンタ、2
6……デジタル・アナログ変換器、31,32,
33,70……信号切換回路、41……サーボ状
態検出回路、55,83……信号加算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 誤差情報に応じたパルス数のクロツクパルス
    を計数する第1のNビツトカウンタ24,64
    と、 上記第1のNビツトカウンタによる上記クロツ
    クパルスの1/M分周出力を計数する第2のNビツ
    トカウンタ25,65と、 上記第2のNビツトカウンタによる計数出力に
    基づいてサーボ系がロツクした定常状態にあるか
    否かを検出するサーボ状態検出回路41と、 上記サーボ状態検出回路による検出出力に基づ
    いてサーボ系の動作の切り換え制御を行う制御回
    路42とを備え、 上記第2のNビツトカウンタによる計数出力を
    制御データとしてサーボ系の引き込み動作制御を
    行ない、サーボ系がロツクした定常状態では上記
    第1および第2のNビツトカウンタによる各計数
    出力を合成した制御データにてサーボ系の動作制
    御を行なうことを特徴とするデジタルサーボ回
    路。
JP57111568A 1982-06-30 1982-06-30 デジタルサ−ボ回路 Granted JPS593514A (ja)

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CA000431240A CA1202672A (en) 1982-06-30 1983-06-27 Digital servo circuit
US06/508,191 US4506202A (en) 1982-06-30 1983-06-27 Digital servo circuit
GB08317488A GB2123584B (en) 1982-06-30 1983-06-28 Digital servo control circiuts
AT0241583A AT390342B (de) 1982-06-30 1983-06-30 Digitale phasenregeleinrichtung fuer die rotation des drehmagnetkopfes eines videorecorders
NL8302331A NL193515C (nl) 1982-06-30 1983-06-30 Digitale servobesturingsschakeling.
DE19833323600 DE3323600A1 (de) 1982-06-30 1983-06-30 Digitale steuerungs-servoschaltung zur steuerung der drehrung eines motors
FR838310929A FR2530358B1 (fr) 1982-06-30 1983-06-30 Circuit d'asservissement numerique comportant notamment un compteur a n bits

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