JPS5953625B2 - 磁気テ−プ装置のサ−ボ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）等で代表さ
れる磁気テープ装置の駆動モータを制御するサーボ回路
に関するものである。

具体的にはキヤプスタンモータのサーボ回路、ドラムモ
ータのサーボ回路があるが、この明細書の記述において
区別の必要がないときは、キヤプスタンモータとドラム
モータのうらいずれか任意の一方又は双方をあわせて、
駆動モータということにする。磁気テープ装置の駆動モ
ータに対するサーボ回路に要求される機能は、起動時又
は大きな負荷変動が発生した時に変動を生じた回転数を
迅速に所定回転数に戻すことと、所定回転数で基準位相
に同期して回転している定常状態では外乱による影響を
極力少なくすることである。従来のサーボ回路では上述
の要求を充分に満足させることができなかつた。

この発明は上述の要求を満足させることを目的とし、そ
のためこの発明では駆動モータの起動時又は大きな負荷
変動が発生したときには、サーボ回路のループ利得を大
きくして駆動モータの回転数を迅速に所定回転数に到達
させ、一方所定回転数に達している定常状態では外乱の
影響を受けにくいようにサーボ回路のループ利得を減少
させ、駆動モータを常に安定に所定回転数で、駆動させ
た。また、この発明では定常回転状態であるか、異常回
転状態であるかはビデオヘッドが検出する信号のエンベ
ロープの変化により判断した。この発明が適用される磁
気テープ装置では、ビデオ信号は周波数変調（以下ＦＭ
と略記する）信号の形で磁気テープ上に記録されている
ので、定常回転状態においてビデオヘッドにより検出さ
れる信号のエンベロープはほぼ一定の振幅であるのに対
し、異常回転状態ではビデオヘッドの走行軌跡と記録さ
れている信号のトラックとが一致しないため、ビデオヘ
ッドにより検出される信号のエンベロープは振幅変化を
持つことになり、このことから定常回転状態であるか異
常回転状態であるかを判別することができる。

以下図面についてこの発明を詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すプロツク結線図で、
キヤプスタンモータのサーボ回路を示すものである。第
１図において１はチヤンネルＡのビデオヘツド、２はチ
ヤンネルＢのビデオヘツド、３，４はそれぞれビデオヘ
ツド１，２から検出されたビデオ信号（ＦＭ信号の形で
記録されておりしたがつてＦＭ信号の形で検出される）
を増幅する増幅器、５はチヤンネルＡ，Ｂの信号を切換
えるスイツチング回路、５ａは回転ドラムの回転位相を
検出した２値信号（たとえばドラムの回転位相がＯ％）
ら１８０号までは論理「０」、１８０３６０％までは論
理「１」の信号）が印加される端子で、この２値信号を
基にしてスイツチング信号が作成される。６はチヤンネ
ルＡ及びチヤンネルＢの信号の振幅の平衡をとるための
チヤンネルバランスポリユウムである。

このチヤンネルバランスポリユウム６とスイツチング回
路５とによつて、ビデオヘツド１，２で検出された信号
が同一の振幅になり所定のサイクルで切換えられる。チ
ヤンネルポリユウムバランス６の出力は増幅器７で増幅
され再生信号処理回路８に加えられＦＭ信号からビデオ
信号に復調される。

９は基準位相を表わす基準信号を発生する基準信号発生
器で、たとえば水晶振動子等による安定化発振回路とシ
ユミツト回路及び周波数逓降用のカウンタ回路、波形成
形回路から構成される。

１０はキヤプスタンユニツトを示し、１０ａはキヤプス
タンシヤフト、１０ｂはキャプスタンシヤフト１０ａに
固着されたフライホイール、１０ｃはフライホイール１
０ｂに埋め込まれた小マグネツトでフライホイール１０
ｂの上面に互いに１８００離れた位置に逆極性で埋め込
まれている。

１１はマグネツト１０ｃの位置を検出するキヤプスタン
ピツクアツプヘツド、１２は増幅器、１３は比較信号発
生器で一般に増幅器１２の出力から台形波信号を作成す
る。

１４は比較信号発生器１３で発生した比較信号の位相と
基準信号発生器９で発生した基準信号の位相とを比較す
る位相比較回路、１５は位相比較によつて得られた誤差
電圧をホールドするサンプルホールド回路である。

１６は高入力インピーダンスのエミツタフオロノワ、１
７は演算増幅器、１８はモータ駆動増幅器、１９は駆動
モータでキヤプスタンベルト２０を介してキャプスタン
ユニツトを駆動するものである。

２１は電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと略記する）
でゲートＧの電圧によつてドレインＤとソースＳ間の抵
抗ＲＤＳが制御される。

ＦＥＴ２ｌのかわりに制御可能な他の抵抗を用いること
もできる。抵抗Ｒ１はモータ駆動増幅器１８の出力を演
算増幅器１７の非反転入力端子にフイードバツクするた
めの抵抗、Ｒ３はモータ駆動増幅器１８の出力を演算増
幅器１７の反転入力端子にフイードバツクするための抵
抗、Ｒｍは駆動モータ１９の内部抵抗、Ｅｍは駆動モー
タ１９の回転による逆起電圧、ＲＯ，ＣＯは演算増幅器
１７の非反転入力側に設けられた積分回路、Ｃｌ，Ｃ２
はこのサーポ回路の動作を安定化し、低い周波数におけ
る発振を防止するためのコンデンサである。また２２は
ＦＭ化されたビデオ信号のエンベロープを検出するロー
パスフイルタ、２３は増幅器、２４は振幅検波器、２５
は直流増幅器で、ローパスフイルタ２２、増幅器２３、
振幅検波器２４、直流増幅器２５によつて振幅変化検出
器を構成し、第１図に示す実施例では増幅器７から出力
するＦＭ化されたビデオ信号のエンベロープの振幅変化
が大きくなるほど直流増幅器２５の出力直流のレベルが
低下するように接続されている。第２図は第１図のロー
パスフイルタ２２の入力点および出力点における電圧波
形を示す波形図であつて、波形Ａ，Ｂ，Ｃはローパスフ
イルタ２２の入力点における波形、波形Ｂ′，Ｃ′はロ
ーパスフイルタ２２の出力点における波形である。

磁気テープ装置が定常状態にあるときは増幅器７の出力
点すなわらローパスフイルタ２２の入力点における波形
は第２図Ａに示すような均一なエンベロープを持つ信号
となるが、磁気テープ装置が起動した時又は走行中にテ
ープ速度が何らかの外乱により大きく変動した場合には
、キャプスタン系およびドラム系の両サーボ系又はいず
れか一方のサーボ系が安定領域に入つていない状態であ
るため、ビデオヘツド１，２は磁気テープ上の磁気パタ
ーンのうち所定のトラツクを摺動していないことになる
。

この状態はミストラツキングの状態と称せられ、このミ
ストラツキングの状態では、ビデオヘツド１，２で検出
される信号のエンベロ−プはこれらビデオヘツド１，２
の摺動につれてその振幅が変化し、したがつて増幅器７
の出力点すなわらローパスフイルタ２２の入力点におけ
る信号波形は第２図Ｂ又はＣに示すようなエンベロープ
の振幅が時間と共に変化する信号になる。またこのエン
ベロープの振幅変化量はミストラツキングの量が大きな
程大きくなり、ミストラツキングの状態がなくなればエ
ンベロープの振幅は均一となつて第２図Ａのような波形
になる。したがつてエンベロープの振幅変化量を検出し
てミストラツキングの大きさを検出し、これによつて駆
動モータのサーボ系が定常状態にあるか否かを判別する
ことができる。

第２図Ｂ，Ｃに示す波形はローパスフイルタ２２を通過
して高周波成分が除去され、第２図Ｂ″，Ｃに示すよう
な交流成分（低周波成分）が得られる。

この交流成分を増幅器２３で増幅し、振幅検波器２４で
振幅検波すれば、エンベロープの振幅変化量に比例した
直流電圧を得る。この直流電圧を直流増幅器２５で増幅
してエンベロープの振幅変化量が増加すると出力直流電
圧のレベルが降下する電圧としてＦＥＴ２ｌのゲートＧ
に加え、そのドレイン、ソース間の抵抗ＲＤＳを制御す
る。次に第３図は第１図の演算増幅器１７、モータ駆動
増幅器１８、駆動モータ１９、及びこれらの関連部分の
等価回路を示す回路図であつて、この等価回路では第１
図に示されているサーポ系の発振防止用コンデンサＣ，
，Ｃ２と積分回路Ｒ。，ＣＯは省略して示してある。以
下の説明においてはこれらのコンデンサＣｌ，Ｃ２と積
分回路Ｒ。，ＣＯは直接には関係がないからである。第
３図において第１図と同一符号は同一部分を表わし、Ｅ
Ｏはエミツタフオロワ１６の出力電圧で、第１図から明
らかなように直流バイアス電圧に位相誤差に相当する電
圧が重畳したものである。

Ｒ２は第１図の固定抵抗Ｒ２Ｏと可変抵抗ＲＤＳの並列
合成抵抗にエミツタフオロワ１６の出力抵抗が直列に接
続されたもので▲〜ＺＵｌ▲ν Ｌ！ ０４６１ＬＪ で示される。

ここにＨＦＥはエミツタフオロワ１６を構成するトラン
ジスタの電流増幅率である。式（１）からとなり、Ｒ２
Ｏ，Ｒ２２，ｈＦＥは一定であるからＲＤＳが大きくな
るほどＲ２は大きくなりＲ２Ｏ＋Ｒ２２−に近づく。

ＨＦＥ また、第３図においてＩ，はフイードバツク回路の電流
、１２は１駆動モータ１９の電流である。

，駆動モータ１９の回転速度はその逆起電圧Ｅｍで表わ
すことができるので、第３図の回路は以下に説明すると
おり（ＥＯ−Ｅｍ）を誤差電圧として、この誤差電圧に
比例した電流１２を１駆動モータ１９に流し、，駆動モ
ータ１９の回転速度を制御して上記誤差電圧を零にする
方向に制御するフイードバツク制御系を構成しており、
この制御系をデイスクリ制御系と称し、演算増幅器１７
をデイスクリ増幅器ということにする。演算増幅器１７
の利得は充分に大きく（たとえば単体で８０ｄＢ以上）
、かつ入力インピーダンスが充分に高く、いわゆる理想
オペアンプの特性をもつていると見なすことができるの
で、非反転入力端子の電圧ＶＮと反転入力端子の電圧Ｖ
とはフイードバツクのため等しくなりＶＮ＝Ｉと置くこ
とができる。

すなわらＮ＝ＥＯ＋Ｉ，Ｒ２＝ＶＩ＝Ｅｍ＋Ｉ２Ｒｍ・
・・（２）であり、またモータ１駆動増幅器１８の出力
電圧をｏとすればＶ。

＝Ｎ＋１１Ｒ１＝ＶＩ＋Ｉ２Ｒ３・・・（３）であり、
式（３）から４山１ を得、これを式（２）に代入すれば となる。

すなわら第３図のデイスクリ制御システムは、ＥＯを駆
動モータ１９の目標速度に対応する基準入力信号とし、
Ｅｍを駆動モータ１９の現在の速度に対応する制御量と
すれば（ＥＯ−Ｅｍ）を零にするために（ＥＯ−Ｅｍ）
の値を増幅して駆動モータ１９の電流に比例しひいては
そのトルクに比例する量１２Ｒｍとしてフイードバツク
するフイードバツク制御回路を構成しており、そのルー
プ利得Ｇはで表わされ、Ｒ２を増加するとＧは増加する
。

第４図は第１図のＦＥＴ２ｌの特性の一例を示す特性図
であつて、横軸はソースドレイン間電圧ＤＳを、縦軸は
ソースドレイン間電流１ＤＳを示し、ゲートソース間電
圧ＶＧＳをパラメータとして表わしてある。ゲートソー
ス間電圧ＧＳが低下するとドレインソース間の抵抗ＲＤ
Ｓが大きくなる。抵抗ＲＤＳが大きくなることは式（１
Ｙにおいて馬が大きくなることを意味し式（５）におい
てループ利得Ｇが大きくなることを意味する。次に第１
図を参照して総合的な動作を説明する。磁気テープ装置
が起動時又は大きな外乱発生時でミストラツキング状態
にあるときは、増幅器７の出力は第２図Ｂ，Ｃに示すよ
うな波形になり、さきに説明したように直流増幅器２５
の出力電圧レベルが低下する。この低下によつてＦＥＴ
２ｌのゲートソース間の電圧ＧＳは低下しドレインソー
ス間の抵抗ＲＤＳは増加する。抵抗ＲＤＳの増加は第３
図に示すデイスクリ制御系の抵抗Ｒ２の増加を意味しそ
のループ利得Ｇ（式（５））を増加し迅速にＥｍ＋＝Ｅ
Ｏの状態とし、駆動モータ１９の回転数（Ｅｍに対応す
る）をすみやかに所定回転数（ＥＯに対応する）に近づ
ける。もらろんこの間も位相比較回路１４からの出力に
よつてエミツタフオロワ１６を介して電圧Ｅ。の値が変
化しているが、駆動モータ１９の回転数が所定回転数か
ら大きくずれている場合にはエミツタフオロワ１６を介
して出力される電圧Ｅ。の値が比較的高い周波数で変化
し、この変化が積分回路Ｒ。，ＣＯにより吸収されて、
その平均値によつてＥｍが制御されることになり、駆動
モータ１９の回転数は迅速に所定回転数に近づく。この
ようにして駆動モータ１９の回転数が所定回転数に近づ
き、ミストラツキング状態を脱すると増幅器７の出力波
形は第２図Ａに示すようになり、そのエンベロープの振
幅変化は消去され、直流増幅器２５の出力電圧レベルは
上昇し抵抗′ＲＤＳが低下してデイスクリ制御系のルー
プ利得Ｇ（式（５））は低下し外乱に対しては安定な制
御系となる。

他方ＲＤＳの低下によりＲ２も低下するので、エミツタ
フオロワ１６の入力点から演算増幅器１７の非反転入力
端子までの利得（抵抗Ｒ１によるフイードバツクを含め
ての）は大きくなり駆動モータ１９の回転位相を基準信
号発生器９の出力の基準位相に合致させるよう微細なず
れを制御し全体として極めて安定なサーボ系を構成する
ことができる。第１図に示す実施例では町変抵抗Ｒ２を
構成するためにＦＥＴ２ｌのソースドレイン間抵隔ｓを
利用したが、これは制御可能な他のどのような可変抵抗
素子で置きかえてもよく、また設計によつては連続可変
であることが必要でないので、振幅検波器２４の出力等
を利用してリレー等のような機械的スイツチで切換える
抵抗回路を用いてもよい。

以上はキヤプスタンモータの制御を例にしてこの発明を
説明したが、この発明は駆動モータの回転数を制御する
サーボ系としてデイスクリ制御系を有するものについて
は広く利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すプロツク結線図、第
２図は第１図に示す装置の所定点における電圧波形を示
す波形図、第３図は第１図に示す装置の一部分の等価回
路を示す回路図、第４図は第１図のＦＥＴの特性の一例
を示す特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 周波数変調信号の形で磁気テープ上に記録されてい
   るビデオ信号を検出するビデオヘッド、このビデオヘッ
   ドによつて上記磁気テープから上記信号を検出するため
   上記ビデオヘッドと上記磁気テープ間の相対運動を駆動
   する駆動モータ、この駆動モータの所定回転速度に対応
   する電圧とこの駆動モータの回転速度に比例してこの駆
   動モータ内に発生する逆起電圧との差の誤差電圧に比例
   する電流を上記駆動モータに流し上記誤差電圧を零にす
   る方向にフィードバック制御するデイスクリ制御系、上
   記ビデオヘッドにより検出した上記信号のエンベロープ
   波形の振幅変化量を検出する振幅変化検出器、この振幅
   変化検出器の出力により上記デイスクリ制御系のループ
   利得を制御し上記振幅変化量に応じて上記ループ利得を
   制御する利得制御回路、基準信号発生器で発生する基準
   位相と上記駆動モータの回転位相との位相差を検出する
   位相比較回路、この位相比較回路の出力によつて上記駆
   動モータの所定回転速度に対応する上記電圧を変化し上
   記位相差を零とする方向に制御する位相制御回路を備え
   たことを特徴とする磁気テープ装置のサーボ回路。