JPH10135802A - パルス幅変調方式駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス幅変調方式駆動装置において周波数特
性を平坦または任意に設定でき、電源電圧に依存しない
手段を提供する。 【解決手段】 入力端子１は抵抗器Ｒ１，Ｒ２、コンデ
ンサＣの直列回路からなるラグリードフィルタで接地さ
れ、抵抗器Ｒ１とＲ２の接続点から絶対値回路２の入力
に接続され、絶対値回路２の出力と電源電圧にほぼ比例
する波高値の三角波を発生する三角波発生回路３の出力
とが入力値を比較する比較器４に入力され、比較器４の
比較出力と方向切換回路５の制御により駆動回路６は負
荷７を駆動する。駆動回路６の正負の出力は電流出力差
動増幅器８に入力され、その差動出力は抵抗器Ｒ２とコ
ンデンサＣとの接続点に負帰還するように接続し、ラグ
リードフィルタの数値により回路の周波数特性を平坦ま
たは所定の特性となるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス幅変調方式
（以下ＰＷＭと略称する）を用いて、電力損失が少なく
負荷を高効率に駆動するパルス幅変調方式駆動装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パルス幅変調方式駆動装置は光デ
ィスクプレーヤ等における消費電力を少なくする手段の
一つとして、たとえば光ピックアップのアクチュエータ
のフォーカスコイルやトラッキングコイルの駆動、トラ
バースモータの駆動、スピンドルモータの駆動等に多く
用いられている。以下図面を参照しながら、上述した従
来のパルス幅変調方式駆動装置の一例について説明す
る。

【０００３】図４は従来のパルス幅変調方式駆動装置の
第１の例のブロック図である。図４において、入力端子
１は加算回路１３の一方の入力端子に接続され、加算回
路１３の出力は絶対値回路２を介して、この出力と三角
波発生回路３との値を比較する比較器４に入力され、比
較器４の比較出力によって駆動回路６により負荷７を駆
動する。絶対値回路の出力によって方向切換回路５を介
して駆動回路６の駆動方向を切り換えるように接続され
ている。駆動回路６の正負の出力は差動増幅器１１に入
力され、その差動出力は低域通過フィルタ１２によって
広域をカットされて加算回路１３の他方の入力に負帰還
されている。

【０００４】図６は上記パルス幅変調方式駆動装置の動
作波形図である。図６において、説明を簡単にするため
に入力端子１から加算回路１３を介して波形（ａ）のよ
うに時間と共に電圧が上昇するようなスイープ波形が絶
対値回路２に入力したと仮定して説明する。図（ｂ）の
波形ｂ１は絶対値回路２の出力波形、波形ｂ２は三角波
発生回路３の出力波形、図（ｃ）は比較器６の出力波
形、図（ｄ）は駆動回路６の一端の出力波形、図（ｅ）
は駆動回路６の他端の出力波形である。

【０００５】図４において、入力端子１に入力された信
号は、絶対値回路２を通して絶対値となり比較器４で三
角波発生回路３の出力と比較され、駆動回路６で負荷７
をパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動される。このとき、方向
切換回路５によって駆動回路６の駆動方向が制御され、
図６の（ｄ），（ｅ）のような波形となる。駆動回路６
の出力は負のゲインをもつ差動増幅器１１に入力され、
低域通過フィルタ１２で広域がカットされてなめらかな
波形に変換され、加算回路１３で入力信号に対して負帰
還がかけられる。負帰還をかける理由は、ＰＷＭドライ
ブ時における非線形性を緩和するためと、駆動回路６の
電源電圧によって伝達ゲインが変わらないようにするた
めである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような図４のブ
ロック図のパルス幅変調方式駆動装置は、加算回路１３
の入力から駆動回路６の出力までのゲインをA、差動増
幅器のゲインを-B、低域通過フィルタ１２の伝達関数を
ωc/(S+ωc） 、 （ωcは角周波数、Sはラプラス変換
の積分）とすると、全体のゲイン G(S) は、 G(S)=A*(S+ωc)/(S+ωc+A*B*ωc) となり、図７（ａ）の周波数特性となり、高域の周波数
が持ち上がるという問題点を有していた。また、それを
回避するために、図５に示す回路が考えられる。図５は
従来のパルス幅変調方式駆動装置の第２の例のブロック
図で、図４と異なるのは、なめらかな波形に変換するた
めの低域通過フィルタ１２ａが加算回路１３の後ろに設
けられていることである。

【０００７】図５の回路の場合全体のゲインＧ（Ｓ）
は、 G(S)=A*ωc/(S+ωc+A*B*ωc) となり、図７（ｂ）のように高域の周波数が落ちて位相
が遅れるという問題点を有していた。また、駆動回路６
のゲインは電源電圧にほぼ比例するので、電源電圧によ
って周波数特性が変化するという問題点も有していた。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点を改善するも
ので、高域が持ち上がったり、落ちたりしないパルス幅
変調方式駆動装置を提供すること、または自由に高域の
周波数が設定できるパルス幅変調方式駆動装置を提供す
ることと、電源電圧によって周波数特性が変化しないパ
ルス幅変調方式駆動装置を提供するを目的としてなされ
たものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のパルス幅変調方式駆動装置は、請求項１にお
いては、抵抗器およびコンデンサの直列回路よりなりそ
の抵抗器側の一端に入力信号が印加されコンデンサ側の
他端は接地され、前記抵抗器側の一端または抵抗値の中
間から出力が取り出されるラグリードフィルタと、三角
波発生回路と、前記ラグリードフィルタの出力を前記三
角波発生回路の出力と比較してパルス幅に変換する比較
器と、前記比較器の出力のパルス幅に応じて負荷を駆動
する駆動回路と、前記駆動回路の出力を前記ラグリード
フィルタの抵抗器とコンデンサの接続点に帰還するよう
に構成した帰還回路とを備えた構成となっている。

【００１０】このような構成において、ラグリードフィ
ルタの抵抗器およびコンデンサの値を調整することによ
って装置の周波数特性を平坦にまたは任意に設定するこ
とができる。また、請求項２においては、電源電圧にほ
ぼ比例する波高値の三角波を発生する三角波発生回路
と、入力信号を三角波発生回路の出力と比較してパルス
幅に変換する比較器と、比較器の出力のパルス幅に応じ
て負荷を駆動する駆動回路と、駆動回路の出力を入力側
に帰還するための帰還回路とを備えた構成となってい
る。

【００１１】この構成において、三角波発生回路は電源
電圧にほぼ比例する波高値の三角波を発生することによ
り、駆動回路の伝達ゲインが電源電圧に依存しないよう
に作用し、装置の周波数特性を電源電圧に依存しないパ
ルス幅変調方式駆動装置を提供できる。また、請求項３
においては、請求項１または２の構成に、さらに、比較
器への入力信号の正負状態を検出するとともに入力信号
の絶対値を前記比較器へ出力する絶対値回路と、絶対値
回路の検出した入力信号の正負に基づいて駆動回路の負
荷への駆動方向を切り換える方向切換回路とを加えた構
成となっている。

【００１２】この構成によって正負両方向の入力信号が
入力しても絶対値回路で絶対値を出力して比較器で比較
出力を得た後、方向切換回路で入力信号極性に基づいて
駆動回路の駆動方向を切り換えるので、正負両方向の入
力信号も容易に処理することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明パルス幅変調方式駆動
装置の実施の形態について、図１〜図３、図６および図
７を参照しながら詳細に説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
パルス幅変調方式駆動装置のブロック図である。図１に
おいて、入力端子１はそれぞれ所定値の抵抗器Ｒ１，Ｒ
２、コンデンサＣの直列回路で接地され、抵抗器Ｒ１と
Ｒ２との接続点から絶対値回路２の入力に接続されてい
る。ここで、抵抗器Ｒ１，Ｒ２、コンデンサＣは、ラグ
リードフィルタを構成しており、このラグリードフィル
タは遅れ進みフィルタのことで、図７（ｃ）に示すよう
に、周波数の低域を持ち上げて高域をフラット状態に戻
すような周波数特性を有しているものである。また、絶
対値回路２は、入力信号の正負態を検出するとともに、
入力信号の絶対値を出力するものである。３は三角波発
生回路であり、電源電圧にほぼ比例する波高値の三角波
を発生するものである。

【００１４】４は比較器であり、絶対値回路２による入
力信号の絶対値出力と、三角波発生回路３の出力とが入
力され、その比較結果を出力する。比較器４の比較出力
に対応して駆動回路６を動作させ、正負の出力状態に応
じて負荷７を駆動するものである。絶対値回路２の出力
に接続した方向切換回路５は、駆動回路６の駆動方向を
切り換えるように接続される。また、駆動回路６の正負
の出力は、たとえば光ピックアップのアクチュエータの
フォーカスコイルやトラッキングコイルなどの負荷７に
接続されるとともに、電流出力差動増幅器８に入力さ
れ、その差動出力は抵抗器Ｒ２とコンデンサＣとの接続
点に接続されている。ここで、電流出力差動増幅器８
は、駆動回路６の出力を入力側に帰還させる帰還回路を
構成しているものである。

【００１５】以上のように構成されたパルス幅変調方式
駆動装置について、以下その動作を説明する。入力端子
１に入力された信号は、抵抗器Ｒ１，Ｒ２およびコンデ
ンサＣで構成されたラグリードフィルタと絶対値回路２
を通して比較器４で三角波発生回路３の出力と比較さ
れ、駆動回路６で負荷７をＰＷＭ駆動される。このと
き、方向切換回路５によって駆動回路６の駆動方向が制
御され、図６の（ｄ）、（ｅ）に示すような波形とな
る。駆動回路６の出力は負のゲインをもつ電流出力差動
増幅器８に入力され、その出力電流はコンデンサＣでな
めらかな波形に変換され、抵抗器Ｒ２を通して入力信号
に対して負帰還がかけられる。ここで、図１のブロック
図のパルス幅変調方式駆動装置は、絶対値回路２の入力
から駆動回路６の出力までのゲインを K、電流出力差動
増幅器８の電圧−電流変換ゲインを -Yとすると、全体
のゲイン G(S) は、 G(S)=K*(1+S*C*R2)/(1+R1*K*Y+S*C*(R1+R2)) となり、また、 R2=(R1+R2)/(1+R1*K*Y) の条件を満たすとき、すなわち、 R2=1/(K*Y) のときは、 G(S)=K*R2/(R1+R2) となり、周波数特性は平坦である。

【００１６】ここで、図３（ａ）に三角波発生回路３の
回路図の一例を示す。外部クロック入力端子２１がコン
デンサＣ２１、抵抗器Ｒ２１の直列回路を介して接地さ
れ、コンデンサＣ２１と抵抗器Ｒ２１の接続点からトラ
ンジスタＱ２１のベースに接続され、トランジスタＱ２
１のエミッタは接地されている。コレクタには抵抗器Ｒ
２２を介して電源である電池２３の電圧が印加され、更
に当該コレクタはコンデンサＣ２２で接地されるととも
に出力端子２２に接続されている。

【００１７】外部クロック入力端子２１には、図３
（ｂ）で示される外部クロック信号が入力され、コンデ
ンサＣ２１と抵抗器Ｒ２１とで微分され図３（ｃ）で示
される波形になり、外部クロックの立ち上がりでトラン
ジスタＱ２１がＯＮして出力端子２２のレベルは０にな
り、その後、抵抗器Ｒ２２とコンデサＣ２２の時定数で
ゆっくりと立ち上がる図３（ｄ）で示されるような鋸歯
状の三角波が出力端子２２に発生する。このとき、抵抗
器Ｒ２２には電池２３の電圧に比例した電流が流れるた
め、三角波の波高値は電池２３の電圧に比例する。

【００１８】また波形図の図６において、波形（ｂ１）
は絶対値回路２の出力波形、（ｂ２）は三角波発生回路
３の出力波形、波形（ｄ）は駆動回路６の一端の出力波
形、波形（ｅ）は駆動回路６の他端の出力波形であり、
三角波（ｂ２）の波高は電池２３の電圧に比例するた
め、駆動回路６の一端の出力波形（ｄ）のパルス幅は電
池２３の電圧にほぼ反比例するので、駆動面積が同じと
なり、駆動回路６のゲインは電池２３の電圧にほとんど
依存しない。

【００１９】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２におけるパルス幅変調方式駆動装置のブロック図で
ある。図２において、図１のブロック図の抵抗器Ｒ１に
代えてＶ−Ｉ変換回路９を接続し、その出力を所定の値
の抵抗器ＲとコンデンサＣとの直列回路で接地し、Ｖ−
Ｉ変換回路９の出力は絶対値回路２の入力に接続し、ま
た抵抗器ＲとコンデンサＣの接続点には電流出力差動増
幅器８の出力を接続したもので、それ以外は図１と同じ
接続である。

【００２０】以上のように構成されたパルス幅変調方式
駆動装置について、以下その動作を説明する。入力端子
１に入力された信号は、Ｖ−Ｉ変換回路９で電圧から電
流に変換され、抵抗器Ｒ、コンデンサＣで構成されたラ
グリードフィルタと絶対値回路２を通して比較器４で三
角波発生回路３の出力と比較され、駆動回路６で負荷７
をＰＷＭ駆動する。ここで、ラグリードフィルタの周波
数特性は図７（ｄ）で示されるような周波数特性を有す
る。このとき、方向切換回路５によって駆動回路６の駆
動方向が制御され、図６の（ｄ），（ｅ）のような波形
となる。駆動回路６の出力は負のゲインをもつ電流出力
差動増幅器８に入力され、その出力電流はコンデンサＣ
でなめらかな波形に変換され、抵抗器Ｒを通して入力信
号に対して負帰還がかけられる。ここで、図２のブロッ
ク図のパルス幅変調方式駆動装置は、Ｖ−Ｉ変換回路９
電圧−電流変換ゲインを Y1、絶対値回路２の入力から
駆動回路６の出力までのゲインを K、電流出力差動増幅
器８の電圧−電流変換ゲインを-Y2 とすると、全体のゲ
イン G(S) は、 G(S)=K*Y1*R*(1+S*C*R)/(K*Y2*R+S*C*R) となり、 また R=1/(K*Y2) のときは、 G(S)=K*Y1*R となり、周波数特性は平坦となる。

【００２１】以上のように本発明の実施の形態１、２の
パルス幅変調方式駆動装置によれば平坦な周波数特性が
得られ、電源電圧に依存しない。なお入力信号を正の値
の範囲に限定すれば絶対値回路２および方向切換回路５
は不要である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明は、抵抗器およびコ
ンデンサの直列回路よりなりその抵抗器側の一端に入力
信号が印加されコンデンサ側の他端は接地され、前記抵
抗器側の一端または抵抗値の中間から出力が取り出され
るラグリードフィルタと、三角波発生回路と、前記ラグ
リードフィルタの出力を前記三角波発生回路の出力と比
較してパルス幅に変換する比較器と、前記比較器の出力
のパルス幅に応じて負荷を駆動する駆動回路と、前記駆
動回路の出力を前記ラグリードフィルタの抵抗器とコン
デンサの接続点に帰還するように構成した帰還回路とを
備えているものであり、前記ラグリードフィルタの抵抗
器およびコンデンサの値を調整することによって装置の
周波数特性を平坦にまたは任意に設定することができ
る。

【００２３】また、電源電圧にほぼ比例する波高値の三
角波を発生する三角波発生回路と、入力信号を三角波発
生回路の出力と比較してパルス幅に変換する比較器と、
比較器の出力のパルス幅に応じて負荷を駆動する駆動回
路と、駆動回路の出力を入力側に帰還するための帰還回
路とを備え、三角波発生回路は電源電圧にほぼ比例する
波高値の三角波を発生することにより、駆動回路の伝達
ゲインが電源電圧に依存しないように作用し、装置の周
波数特性を電源電圧に依存しないパルス幅変調方式駆動
装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のパルス幅変調方式駆動
装置のブロック図

【図２】同じく実施の形態２のパルス幅変調方式駆動装
置のブロック図

【図３】三角波発生回路３の回路図およびその各部波形
図

【図４】従来のパルス幅変調方式駆動装置の第１の例の
ブロック図

【図５】従来のパルス幅変調方式駆動装置の第２の例の
ブロック図

【図６】ＰＷＭ動作の波形図

【図７】周波数特性の説明図

【符号の説明】 １ 入力端子 ２ 絶対値回路 ３ 三角波発生回路 ４ 比較器 ５ 方向切換回路 ６ 駆動回路 ７ 負荷 ８ 電流出力差動増幅器 ９ Ｖ−Ｉ変換回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗器およびコンデンサの直列回路より
   なりその抵抗器側の一端に入力信号が印加されコンデン
   サ側の他端は接地され、前記抵抗器側の一端または抵抗
   値の中間から出力が取り出されるラグリードフィルタ
   と、 三角波発生回路と、 前記ラグリードフィルタの出力を前記三角波発生回路の
   出力と比較してパルス幅に変換する比較器と、 前記比較器の出力のパルス幅に応じて負荷を駆動する駆
   動回路と、 前記駆動回路の出力を前記ラグリードフィルタの抵抗器
   とコンデンサの接続点に帰還するように構成した帰還回
   路とを備えたことを特徴とするパルス幅変調方式駆動装
   置。
2. 【請求項２】 電源電圧にほぼ比例する波高値の三角波
   を発生する三角波発生回路と、 入力信号を前記三角波発生回路の出力と比較してパルス
   幅に変換する比較器と、 前記比較器の出力のパルス幅に応じて負荷を駆動する駆
   動回路と、 前記駆動回路の出力を入力側に帰還するための帰還回路
   とを備えたことを特徴とするパルス幅変調方式駆動装
   置。
3. 【請求項３】 比較器への入力信号の正負態を検出する
   とともに入力信号の絶対値を前記比較器へ出力する絶対
   値回路と、 前記絶対値回路の検出した入力信号の正負に基づいて駆
   動回路の負荷への駆動方向を切り換える方向切換回路と
   を備えた請求項１または２記載のパルス幅変調方式駆動
   装置。