JPS6180412A - 自動位相制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は例えば、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）に用
いられる自動位相制御装置に関し、詳しくは周波数制御
ループを含む自動位相制御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般にＶＴＲにおいては回転ヘッドディスク用モータ及
びキャプスタン用モータに対してその制御にそれぞれ自
動周波数制御ループ（ＡＦＯループ）と自動位相制御ル
ープ（ＡＰＯループ）とが設けられ、安定な記録再生動
作を得ている。例えば、ディスクモータのＡＦＯ％ＡＰ
Ｏサーボ回路の一例を第４図のブロック図にて示す。こ
の回路の動作を説明すると、記録時、記録用ビデオ信号
より分離された垂直同期信号（Ｖｓ）は端子（１）よシ
入力され、端子ｂ分周回路（３）に入力される。ここで
ｉ分周された信号は位相比較器（４）の一方の入力端子
に入力される。

一方、ディスクモータ（５）の回転位相はこのモータ（
５）の回転に同期したパルスを発生するＰＧヘッド（６
）により検出され、このパルスは波形整形回路（力を介
して位相比較器（４）の他方の入力端子に帰還信号とし
て入力される。よって、ＡＰＣ系サーボの基準信号とな
る垂直同期信号と、ディスクモータ（５）からの帰還信
号であるＰＧパルスとの位相差が位相比較器（４）にて
検出される。なお、再生時はスイッチＳＷが端子ａ側に
切シ換えられ、正確に垂直同期信号周波数に一致した周
波数の信号を発生する電圧制御発振器（２）の出力がＡ
ＰＯ系サーボの基準信号とされる。さらに、ディスクモ
ータ（５）の回転数はＦＧ　（周波数発生器）ヘッド（
８）により検出され、この出力は波形整形回路（９）を
介して周波数弁別器Ｑｌに入力される。そして、ここで
回転周波数が検出される。位相比較器（４）と周波数弁
別器０Ｃの出力は加算器αυにて加算され、モータ駆動
増幅器（ｌｚを介してディスクモータ（５）を駆動する
。このような構成によりディスクモータ（５）は前記基
準信号と同期して回転する。

ところで、上述したような構成のサーボ回路において、
位相比較器（４）及び周波数弁別器αｌの各検出特性は
一般的に飽和特性あるいは非線形特性を有している。す
なわち、安定点近傍のみ線形制御をかけ、安定点から大
きく外れた場合には飽和特性等をもたせるようにしてい
る。ＡＦＯ及びＡＰＯの検波特性を第５図に示した。こ
こで、同図（８）はＡＦＯ検波電圧と周波数の関係を示
し、同図（Ｂ）はＡＰＯ検波電圧と時間差（位相差）と
の関係を示す。

なお、ｆｏは制御の目標周波数、Ｔｏは目標時間差であ
る。この第５図において、ＡＦＣ検波特性は周波数が高
くなると低い電圧を出力してモータ（５）を減速させる
。また、目標周波数ｆＯを含むｆｌからｆｌまでの周波
数範囲で線形の制御出力を出力し、かつｆｏに制御出力
の中央値がくるよう構成している。同様にして、ＡＰＯ
検波特性は位相差（時間差）が大きくなると高い電圧を
出力し、モータ（５）を加速する。また、目標時間差Ｔ
Ｏを含むＴｌからＴｌまでの時間差範囲で線形の制御出
力を出力し、かつ、Ｔｏに制御電圧の中央値がくるよう
にしている。また、ＡＦＯ検波電圧が前記線形制御範囲
外のときにはＡＰＣの出力電圧を強制的に中央値（＝ｉ
Ｖｌ　）に固定することにより、ＡＰＣルーズに通常挿
入される時定数の大きなラグフィルタのコンデンサにこ
のｉＶｌの電圧値を充電しておき、過渡特性を改善する
処理もとられている。

次に、第５図の検波特性を有するサーボ回路のサーボ動
作を第６図を用いてさらに詳述する。例えば、時刻ｔに
おいてモータに負荷変動等の外乱が印加されてモータの
回転数が高くなったとすると、この第６図の）に示すよ
うにＦＧ倍信号その影響が現われ、ＡＦＯ出力はモータ
を減速するべく同図（Ｄのように低下する。また、モー
タの回転数が高くなることにより基準信号と帰還信号と
の位相差が少なくなるため、ＡＰＣ出力もモータを減速
するように低くなる。以上の如くしてＡＦＯ，Ａ２０両
出力ともモータを減速する方向に制御がかかり、モータ
回転数及び回転位相はすみやかに同期状態に引き戻され
る。

〔背景技術の問題点〕

−ところで、一般にモータ始動時においては前記定常状
態における過渡特性とは異なる特性を有しているのが普
通である。すなわち、モータ始動時にはＡＦＯによりモ
ータ回転数を目標値付近にまでもっていく（このときＡ
ＰＯの検波出力は前述したように百ｖ１に固定されてい
る）。セしてＡＦＯが線形制御範囲に入った時点でＡＰ
Ｏが働き出す。この時点で、例えばＡＰＯ出力が線形制
御範囲外のモータ減速方向にあったとすれば（帰還信号
の初期位相は任意であり、当然このようなことも生じる
）、モータの回転数が目標値よりもまだ小さいにもかか
わらず、ＡＰＣ出力はモータ減速方向へ働き、過渡応答
が遅くなる方向に作用してしまう。この現象はＡＦＣの
線形制御範囲が大きいほど（すなわち、モータの初期回
転数が小さいほど）強くあられれ、大きな遅れとなって
しまっていた。すなわち、モータの始動特性の点で従来
問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した点にかんがみてなされたもので、始
動特性の優れた自動位相制御装置を提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

本発明はモータ等の始動時等においてＡＦＣがその線形
制御範囲に達するまではＡＰＯループを断ち、前記範囲
に達したときはＡＰ’Ｏ制御方向と同じ方向にＡＰＯ出
力が出る様な時点でＡＰＯ出力をＡＦＯ出力に印加する
ようＫしたものである。すなわち、そのような位相帰還
信号の発生時点を選んでＡＰＯループを印加することに
より、例えばモータの始動特性を改善するようＫしたも
のである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図にもとづい
て説明する。

第１図は本発明になる自動位相制御装置の一実施例を示
すブロック図である。まず、その構成を説明する。Ｑυ
は位相基準信号入力端子であり、■は位相帰還信号入力
端子である。器はこれら入力端子Ｑυ、＠に接続された
位相比較器であり、この出力端はスイッチＳＷＩの端子
ａ側に及び比較器１２４１の＋側入力端子に接続されて
いる。スイッチＳＷ１の端子す側には１ｖ２の電圧が印
加される入力端子（ハ）が接続され、このスイッチＳＷ
Ｉの可動端子はＡＰＣ出力端子＋２６１に接続されてい
る。罰は周波数帰還信号が入力される入力端子であり、
これには周波数弁別器（至）が接続され、こあ出力端は
ＡＦＯ出力端子翰及び比較器（至）の＋側入力端子に接
続されている。周波数弁別器（ハ）の出力は制御範囲検
出回路Ｃ３１）及び制御範囲検出回路０３にも接続され
ており、これらの出力端はスイッチ８Ｗ２の端子ａ側、
ｂ側にそれぞれ接続されている。そして、スイッチＳＷ
２の共通端子はＡＮＤ回路（至）、（ロ）の一方の入力
端子に接続されている。（ト）はモータ始動信号入力端
子であり、これはＲ，−８フリップフロップ回路（至）
、Ｃ３ηの各セット端子Ｓに接続されている。几−８７
１Ｊツブフロップ回路（至）の出力端子Ｑはスイッチ８
Ｗ２の切換信号として用いられ、またスイッチＳＷ２の
出力端子にとのＲ−８フリツプフロ、プ回路（至）のリ
セット端子Ｒが接続されている。Ｒ−８７リツプフロツ
プ回路（３７）のリセット端子ＲはＡＮＤ回路（財）の
出力端に接続され、出力端子ＱはＡＮＤ回路器の他方の
入力端に接続されている。前記比較器Ｃ４、（至）の−
側端子には１ｖ２の電圧が印加される入力端子（至）が
接続され、比較器（２４）、（至）の出力端は一致回路
（ＥＸ−Ｎ０８回路）ＣＨＩの２入力端にそれぞれ接続
されている。ＢＸ−ＮＯＲ回路１．３１の出力端はスイ
ッチＳＷ３の端子ａ側に接続され、スイッチＳＷ３の端
子す側には入力「１」が印加される入力端子（４０が接
続されている。スイッチＳＷ３の共通端子はＡＮＤＮＯ
回路１他方の入力端子に接続され、このＡＮＬ）回路ｐ
ｔ＋の出力はスイッチＳＷ１の切換に用いられる。

また、ＡＮＤ回路例の出力はスイッチ８Ｗ３の切換に用
いられる。

次に本実施例の動作について述べる。最初に各回路の動
作を簡単に述べ、次に第３図のタイムチャートにもとづ
きモータの始動時から位相ロックが行なわれるまでの過
程の動作を説明する。

位相比較器−は端子（２υから入力される基準信号（例
えばＶＴＲにおいては前述したように記録時は垂直同期
信号、再生時は垂直同期信号周波数と一致した周波数の
信号）と端子器から入力される位相帰還信号（モータに
設けられたＰＧヘッドの出力）との位相差を検出し、第
５図（Ｂ）の如き検波特性に従った制御電圧を出力する
。

周波数弁別器（ハ）は端子器から入力される周波数帰還
信号（モータに設けられ九ＦＧヘッドの出力）の周波数
を検出して第５図囚の如き検波特性に従った制御電圧を
ＡＦＯ出力端子（至）に出力する。

制御範囲検出回路Ｃ３１）及び検出回路Ｇ３は後述する
如く、本実施例特有のものであり、モータ始動時の特性
を改善するために設けられている。検出回路Ｇυは始動
時のＡＰＯループ切換用の狭い線形制御範囲を検出し、
検出回路Ｃ３３は通常の線形制御範囲を検出する。この
検出出力を第２図にて説明する。第２図囚は第１図の周
波数弁別器（至）の出力（ＡＦＯ制御電圧）を示し、同
図（ト）、（ｑは検出回路Ｃ３１）、０３の周波数に対
応した出力をそれぞれ示す。すなわち、検出回路Ｇυは
周波数弁別器（至）で検出される周波数がｆ３〜ｆ４の
間にあるとき「１」（ハイレベル信号）を出力し、その
他の範囲において「０」（ロウレベル信号）を出力する
。検出回路Ｏ３は同じく検出周波数がｆ１〜ｆ２にある
とき（通常の線形制御範囲にあるとき）、「１」を、そ
の他の範囲にあるとき「０」を出力する。なお、周波数
弁別器（至）の出力はその線形制御範囲の中央（周波数
ｆｏ）にてその制御電圧値が最大値の中間値（２ｖ２）
になるように設定されている。

次にモータ始動から位相ロックが行なわれるまでの動作
過程を第３図のタイムチャートにもとづいて説明する。

この図で囚〜（Ｊ）ｍは第１図のＡ−Ｊ各点の出力を示
す。まず、モータ始動時、始動信号（第５回置参照）が
入力端子（ハ）に入力される。これによりＲ−８フリッ
プフロップ回路（３０１Ｃ３７）がセットされる（第５
図（Ｂ）、（Ｃ１参照）。よって、スイッチＳＷ２は端
子ａ側に切り換えられる。このとき周波数弁別器（ハ）
の出力（ＡＦＯ出力）は当然に線形制御範囲外であり、
制御範囲検出回路Ｃ３１＋の出力は「０」である（第５
図の参照）。よって、この出力はスイッチＳＷ２を介し
てＡＮＤ回路□□□に入力され、この回路（ト）の出力
はｒＯＪとなる。ここで、スイッチ８Ｗ２の出力を第５
図のに、ＡＮＤ回路（ハ）の出力を同図０に示す。従っ
て、スイッチＳＷ３　　は端子す側に倒される。同様に
して、ＡＮＤ回路（ロ）の出力も「０」となり（第５図
（Ｊ）参照）、スイッチＳＷ１は端子す側に倒され、端
子（至）には端子器に入力されるＩＶ２の電圧値が目標
値となるＡＰＯ出力として得られる。

モータの回転が加速されて、時刻ｔ１で周波数弁別器（
ハ）の出力が通常線形制御範囲に入った場合に対応する
値になると、線形制御範囲検出回路Ｇ２の出力（第５図
（８参照）は「１」になる。しかしながら、スイッチＳ
Ｗ２は端子ａ側に倒れたままなので、依然スイッチＳＷ
２の出力は「０」のｔｉである。

モータがさらに加速°されると、検出回路Ｇυの出力も
「１」　となシ（時刻ｔｚ）、７リツプフロツプ回路（
至）はリセットされる。これによりスイッチ８Ｗ２は端
子す側に倒され、以後上−タ始動信号が端子（至）に入
力されない限り、スイッチＳＷ２の出力は通常のＡＦＯ
線形制御範囲を示すことになる。そして、スイッチＳＷ
２の出力が「１」になることにより、ＡＮＤ回路（ロ）
によりゲートされていたスイッチ８Ｗ３の出力（第５図
（Ｉ）参照）は導通可能となる。またＡＮＤ回路（至）
の出力も「１」となり、スイッチＳＷ３は端子ａ側に倒
される。　よって、ＥＸ−ＮＯＲ回路１３１の出力（第
３図（ｑ参照）がＡＮＤ回路（２）に入力される。すな
わち、スイッチＳＷ２　　のＡＰＣ出力選択制御信号と
してＥＸ−ＮＯＲ回路回路■の出力がそのまま用いられ
ることになる。

次に、ＥＸ−ＮＯＲ回路（至）の動作を述べる。端子（
至）に印加される電圧値百ηは比較器（２４）、（至）
の−側端子に供給され、比較器Ｃ！（イ）、（７）はそ
れぞれＡＰＯ１Ａｌ■２よりも小の場合モータは減速さ
れ、大の場合加速される。そして、比較器（２４、（至
）の出力はＥＸ−ＮＯＲ回路Ｇ３にて比較され、両信号
が一致したときこの回路ｃ３鴨より「１」が出力される
。すなわち、ＡＰＯ，ＡＦＯ出力が共に減速モード（両
比較器Ｑ４、備の出力が「０」）あるいは共に加速（両
比較器（２４）、艶の出力が「１」）モードになったと
きに「ｌ」を出力する。これを第３図で説明すれば、１
２時点ではＡＦＣ，ＡＰＯＯｌｆｌモー）”が反対（Ｅ
Ｘ−ＮＯＲ回路Ｃ３’ｌｌの出力を示す同図（Ｉ）参照
）であり、ｔ３時点で初めてモードが一致する。すなわ
ち、１２時点から１３時点まではＡＦＯ出力が線形制御
範囲を示しているにもかかわらず、ＡＰＯ及びＡＦＯの
出力モードが一致していないために、ＡＰＯ出力として
は′−ｖ２がそのｉｔ出力されることになる。そして、
ｔ３時点で前記モードが一致することにより、初めてＡ
ＮＤ回路（ロ）の出力が「１」となりスイッチＳＷ１が
端子ａ側に切り換えられる。よって、位相比較器（ハ）
の出力がそのままスイッチＳＷ１を介して端子（イ）に
出力され、ＡＰＯループが制御ループに加わることにな
る。さらに、ＡＮＤ回路（ロ）の出力が「１」になるこ
とによりＲ−８フリップフロップ回路ｒ３７）がリセッ
トされ、ＡＮＤ回路（至）の出力は「０」　　となって
スイッチ８Ｗ３は端子す側に切り換えられる。よって、
端子（４１Ｋ印加される出力「１」がＡＮＤ回路Ｃ３４
）に入力されるので、以後、スイッチ８Ｗ１は制御範囲
検出回路Ｇ２の出力によって制御されることになる。ス
イッチＳＷ３はモータ始動信号が端子器に入力されない
限り、端子す側に切り換わったままである。

以上述べた過程により、ＡＦＯ，ＡＰＯループは通常モ
ードに復帰することになる。

以上説明したように本実施例によれば、従来の始動時に
おける位相帰遷信号初期位相の任意性による過渡特性の
劣化の問題が改善される。すなわち、ＡＦＯ出力とＡＰ
Ｏ出力両方の制御方向が一致した場合に初めてＡＦＯル
ープにＡＰＯループを効かずので、非常にスムーズな引
込み特性が得られる０ また、本実施例においてはＡＦＯの線形制御範囲検出回
路を２系統設けているが、これは以下の理由によってい
る。すなわち、ＡＦＯ出力とＡＰＣ出力との加算比の設
定がＡＰＯがＡＦＯに対して強く効くように選ばれてい
る場合に、ＡＰＣの効く範囲を通常の広い線形制御範囲
にしておくと、ＡＰＣルーズによるＡＦＯルーズの引き
づりによる過渡応答の劣化が生じる恐れがあるので、そ
れを防ぐためである。従って、ＡＦＣ出力とＡＰＯ出力
との加算比によっては上記検出回路の１系統（検出回路
Ｃ３１）、スイッチＳＷ２、Ｒ−Ｓフリッ回路ロア１回
路印）は省略してもかまわない。

また、本実施例においてはモータ始動時の動作について
説明したが、ある回転数から別の回転数へ移行する場合
にも適用可能である。

さらに本実施例ではアナログサーボ方式を念頭において
説明を行なったが、ディジタルサーボ方式にも本発明を
適用することは可能であり、この場合、装置をより簡易
な構成とすることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、サーボ外れの状態か
ら通常のサーボループに復帰するまでの過渡状態を短か
くすることができ、例えばモータの始動時において優れ
た始動特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる自動位相制御装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は第１図の装置の特性を示すだめ
の図、第３図は第１図の装置のタイミングチャート、第
４図は従来の自動位相制御２３・・・・・・位相比較器
、２４．３０・・比較器、２８　・・・・・　周波数弁
別器、 ３Ｌ３２　　・・・・　制御範囲検出回路、３３．３４
　・・・・・　ＡＮＤ回路、３６．３７　　・・・・・
　Ｒ−８フリップフロップ回路、３９　・・・・・　Ｅ
Ｘ−ＮＯＲ回路、ＳＷＩ、ＳＷ２、ＳＷ３　川・・　ス
イッチ。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 第１図 第２図 冥３図 Ｕ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周波数制御ループ及び位相制御ループとを有し、周波数
   制御の線形制御範囲外にあっては位相制御ループの目標
   値を固定するようにした自動位相制御装置において、周
   波数制御が線形制御範囲外にあるか範囲内にあるかを判
   別するための判別手段と、周波数制御出力と位相制御出
   力とを比較し、両者が同一方向の制御出力を出力したこ
   とを検出する検出手段と、周波数制御が線形制御範囲外
   から範囲内へ移行する過渡状態時において、前記判別手
   段の出力が線形制御範囲外を示す出力から範囲内を示す
   出力へ変化した後、前記検出手段の検出出力が得られた
   時点で周波数制御ループに位相制御ループを印加する手
   段とを具備したことを特徴とする自動位相制御装置。