JPS6213681B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6213681B2
JPS6213681B2 JP55028286A JP2828680A JPS6213681B2 JP S6213681 B2 JPS6213681 B2 JP S6213681B2 JP 55028286 A JP55028286 A JP 55028286A JP 2828680 A JP2828680 A JP 2828680A JP S6213681 B2 JPS6213681 B2 JP S6213681B2
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JP
Japan
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circuit
flip
pulse
output
bits
Prior art date
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Expired
Application number
JP55028286A
Other languages
English (en)
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JPS56124905A (en
Inventor
Masaaki Tamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP2828680A priority Critical patent/JPS56124905A/ja
Publication of JPS56124905A publication Critical patent/JPS56124905A/ja
Publication of JPS6213681B2 publication Critical patent/JPS6213681B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/26Automatic controllers electric in which the output signal is a pulse-train
    • G05B11/28Automatic controllers electric in which the output signal is a pulse-train using pulse-height modulation; using pulse-width modulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ビデオテープレコーダの回転ヘツ
ド用直流モータのデジタルサーボ装置等に用いら
れるパルス幅変調装置に関する。
ビデオテープレコーダの回転ヘツド用直流モー
タを制御するには、記録再生を行うビデオ信号の
垂直同期信号又はコントロールパルス(以下基準
信号と称す)と、モータの回転位相を検出する回
転検出パルスとの位相差を常に一定に制御する必
要がある。この制御ループは、従来アナログ信号
を扱い該直流モータを制御する方式であつたが、
最近は制御量を正確に得るとともに集積回路化し
やすい方式が要望されるため、デジタル信号を扱
い直流モータを制御する方式が考えられている。
第1図はそのデジタル信号を扱う部分を示すもの
で、11はクリア端子に基準信号S1が入力され
る第1のカウンタ回路である。この第1のカウン
タ回路11のカウント内容は、回転検出パルスS
2の入力タイミングでラツチ回路12に記憶され
る。一方13は第2のカウンタ回路であり、クロ
ツクパルスCPをカウントし、一定の周期Tで循
還する。またこの第2のカウンタ回路13は、そ
の周期Tに得られるパルスでフリツプフロツプ回
路15をセツトする。さらにこの第2のカウンタ
回路13のカウント内容は、順次デジタル比較回
路14の一方の入力端に加えられている。このデ
ジタル比較回路14の他方の入力端には、前記ラ
ツチ回路12の内容も設定されている。そしてこ
のデジタル比較回路14は両入力端のデータが一
致すると一致パルスを出力し、前記フリツプフロ
ツプ回路15をリセツトする。
上記の回路において、回転検出パルスがたとえ
ばモータの1回転につき1個得られるものとする
と、このパルスの直前の基準信号と該回転検出パ
ルスとの位相差は、ラツチ回路12にラツチされ
るデータの内容であらわされる。一方カウンタ回
路13は一定の周期Tでフリツプフロツプ回路1
5をセツトする。この周期Tの間で、デジタル比
較回路14から一致パルスが得られると、フリツ
プフロツプ回路15の出力は、周期Tのタイミン
グで立上り、リセツトのタイミングで立下るパル
ス幅変調された出力となる。パルスデユーテイ
は、前記一致パルスのタイミング、つまり基準信
号と回転検出パルスとの位相差に応じ可変され
る。このフリツプフロツプ回路15の出力は、フ
イルタ構成によるデジタルアナログ変換回路16
を介してモータドライブ回路に加えられる。した
がつて、モータの回転検出パルスと基準信号の位
相差が常に安定しておれば、デジタルアナログ変
換回路の直流出力は変動しない。
上記のサーボループは、カウンタ回路のビツト
数を増やせば、それだけ、細かいステツプでパル
ス幅変調が行えるが、クロツクパルス周波数を一
定に保てば、パルス幅変調波の周期Tはさらに長
くなり、パルス幅変調波の周波数は低くなる。し
かしパルス幅変調波の周波数を低くすることは、
回転検出パルスによるサンプリング周期に充分追
従できなくなるので好ましくない。
この発明は上記の事情に対処すべくなされたも
ので、クロツクパルスの周波数を大きくすること
なく細かいステツプのパルス幅変調が得られ、高
精度のモータ制御等を可能とし得るパルス幅変調
装置を提供することを目的とする。
以下この発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
第2図において21は、クロツクパルスCP
入力れる第1のカウンタ回路であり、クリア端子
には、基準信号S1が入力される。この第1のカ
ウンタ回路21のカウントの内容は、ラツチ回路
22に加えられる。このラツチ回路22は、たと
えばモータの回転検出パルスS2が加えられる毎
に第1のカウンタ回路21のカウントの内容を記
憶する。このラツチ回路22は、第1メモリ部2
2aと第2メモリ部22bとを有し、第1メモリ
部22aにはカウンタ回路21の下位ビツトを第
2メモリ部22bには上位ビツトをそれぞれ記憶
する。第1、第2のメモリ部22a,22bの出
力は、第1、第2のデジタル比較回路23a,2
3bの各一方の入力端にそれぞれ加えられる。こ
のデジタル比較回路23a,23bの各他方の入
力端には、第2のカウンタ回路24のカウントの
内容がそれぞれ加えられる。次に前記デジタル比
較回路23a,23bの各一致パルス出力端は、
それぞれ第1、第2のフリツプフロツプ回路25
a,25bのリセツト端Rに接続されている。ま
た各第1、第2のフリツプフロツプ回路25a,
25bのセツト端Sには、第2のカウンタ回路2
4の特定の番地の出力端が接続されている。すな
わち、フリツプフロツプ回路25aのセツト端S
には、第2のカウンタ回路24の最終段の出力が
加えられる。つまり第2のカウンタ回路24はそ
のカウントの内容が計数できる最大値になると、
自動的に自己リセツトする。また第2のフリツプ
フロツプ回路25bのセツト端Sには、第2のカ
ウンタ回路24の下位数ビツトが最大値になつた
ときの出力が加えられる。この下位数ビツトは、
先のラツチ回路22(カウンタ回路21の上位数
ビツト)のビツト数と同じである。
次に前記フリツプフロツプ回路25a,25b
の出力端は、それぞれ抵抗26,27を介したの
ち共通接続され、出力端28に接続される。
この発明の一実施例は上記の如く構成されるも
ので、基本的な動作は第1図の場合と同様である
が、この装置は、フリツプフロツプ回路25a,
25bからそれぞれ周期の異なるパルス幅変調波
を出力する。今、ラツチ回路22の各メモリ部2
2a,22bをそれぞれ8ビツト、4ビツトす
る。またカウンタ回路24のビツト数を8ビツト
とする。そして、カウンタ回路21のクリア端子
には基準信号、ラツチ回路22のラツチパルス端
子には、直流モータの回転検出パルスが加わるも
のとする。基準信号がカウンタ回路21に入力し
てクロツクパルスのカウントを行つているとき
に、回転検出パルスがラツチ回路22に入力する
と、そのときのカウント内容がラツチ回路22に
保持される。つまり、両信号の位相差情報が2進
数に変換されたデータとなる。ここで、ラツチ回
路22の下位8ビツトとカウンタ回路24のカウ
ント内容とは、デジタル比較回路23aにおいて
比較される。そして、デジタル比較回路23aに
おいて、両入力のデータが一致すると一致パルス
が得られ、フリツプフロツプ回路25aがリセツ
トされる。またこのフリツプフロツプ回路25a
はカウンタ回路24の全8ビツトのオール“1”
(オール“0”でもよい)によつてセツトされ
る。これによつて、フリツプフロツプ回路25a
の出力端には、第1の周期T1のパルス幅変調波
が得られ、そのパルスデユーテイは、ラツチ回路
22のメモリ部22aの内容に応じたデユーテイ
となる。
一方、前記第2のカウンタ回路24の下位4ビ
ツトのカウント内容は、デジタル比較器23bの
一方の入力端に加えられ、ラツチ回路22で上位
4ビツトを記憶しているメモリ部22bの内容と
比較される。このデジタル比較器23bにおいて
一致パルスが得られるとフリツプフロツプ回路2
5bがリセツトされる。またこのフリツプフロツ
プ回路25bは、前記カウンタ回路24の下位4
ビツトのオール“1”(オール“0”でもよい)
でセツトされる。これによつてフリツプフロツプ
回路25bの出力端には、第2の周期T2のパル
ス幅変調波が得られる。
このように得られた各パルス幅変調波は、抵抗
をそれぞれ介して合成されて出力される。上記の
ように動作するフリツプフロツプ回路25a,2
5bの動作周期をみると、フリツプフロツプ回路
25aの周期T1は8ビツトによる循環周期で得
られる。またフリツプフロツプ回路25bの方
は、ラツチ回路22の上位4ビツトのデータが比
較対称とされるために、4ビツトによる循環周期
となる。このように、フリツプフロツプ回路25
aの出力波形の1周期に、フリツプフロツプ回路
25bの出力波の複数周期が得られる。
第4図、第5図は、パルスデユーテイが可変さ
れる状態を示す図である。フリツプフロツプ回路
25bの出力パルスは、周期がT2である。今、
第4図dに示すようにパルス幅がW1であるとす
る。これに対してフリツプフロツプ回路25aの
出力パルスは、周期がT1であり、周期T1の1
周期において複数周期T2がある。今、ラツチ回
路22のラツチタイミングがずれてきてパルスデ
ユーテイが可変されるものとすると、ラツチ回路
22の下位ビツトが変化してくる。このため第4
図a,b,cに示すようにフリツプフロツプ回路
25aの出力パルスのパルスデユーテイが可変さ
れる。そして下位ビツトが1サイクルして、桁送
りされた状態になると、フリツプフロツプ回路2
5bのリセツトタイミングがずれてくる。したが
つて、たとえば第5図dに示すように、フリツプ
フロツプ回路25bの出力パルスのパルスデユー
テイはパルス幅(W1+W2)になる。ここで更
にラツチタイミングがずれてくると、第5図a,
b,cに示すようにフリツプフロツプ回路25a
の出力パルスのデユーテイも可変されてくる。こ
のように、このパルス幅変調方法によると、周期
T1の連続パルスのパルス幅を可変するステツプ
毎に、周期T2の連続パルスのパルス幅を可変し
て微細ステツプで可変することができる。ここで
各フリツプフロツプ回路25a,25bの出力パ
ルスデユーテイを可変していつた場合の出力平均
電圧は、第6図a,bに示すようにあらわすこと
ができる。第6図aはフリツプフロツプ回路25
aの出力平均電圧、第6図bはフリツプフロツプ
回路25bの出力平均電圧であり、合成出力は第
6図cに示すようになる。ここで、出力平均電圧
の変化部を拡大して第7図に示して説明する。つ
まり、フリツプフロツプ回路25bの出力平均電
圧に対して、フリツプフロツプ回路25aの出力
平均電圧の変化が重畳される。フリツプフロツプ
回路25b出力平均電圧の変化曲線をAとする。
ここでフリツプフロツプ回路25aの出力電圧の
変化曲線がB如くなれば、合成した出力平均電圧
の変化は、直線性が良好となる。この出力平均電
圧変化の割合(傾斜)が小さいと図の曲線Cの如
くなり、大きいと図の曲線Dの如くなり、合成電
圧の直線性が悪化する。この直線性の改善は、パ
ルスレベルの合成比を調整することによつて可能
であり、そのためにパルス合成部に抵抗26,2
7を設けるものである。
このようにこの発明は、少ないビツト数のカウ
ンタを用いて細かいステツプの出力平均電圧の変
化が得られ、制御対象となる機器を円滑に微調制
御することができる。
ところで、上記したような回路を集積回路化し
た場合は、前述の抵抗26,27の素子の精度が
問題になることがある。この発明においては、こ
の点にも着目して、合成平均電圧の直線性を良く
しようとするものである。たとえば、第2図の回
路でメモリ部22bを4ビツトとすると、 R1:R2=2×24:1=32:1 (但し、R1は抵抗26、R2は抵抗27) に設定することによつて第7図の曲線Aの1段階
の傾斜に曲線Bを設定し、合成平均電圧の直線性
を得ることができる。今、この抵抗比に誤差があ
ると、合成平均出力電圧に不連続点が生じること
は先にも述べた通りである。現在の集積回路化技
術においては、抵抗比の精度は略±2%である。
したがつて、第7図の曲線Aの1段階に対して±
2%の傾斜誤差となるので、メモリ部22aをデ
ジタルアナログ変換する情報を5ビツト(1/31≒
3%)以上とつても意味がないことになる。つま
り、第7図の曲線Bの傾斜を±2%分調整しても
充分な効果が発揮できない。
そこで、例えばメモリ部22a側の系を4ビツ
ト、メモリ部22b側の系を8ビツトにすると、 R1:R2=2×88:1=512:1 となる。これでは、抵抗26の値が大きくなりす
ぎるので、この場合は、第3図に示すように2段
階以上の減衰回路網を組むことによつて、各抵抗
の値はそれ程大きくなく、集積回路化が容易とな
る。すなわち、フリツプフロツプ回路25aの出
力端に抵抗31,32,33,34を有する回路
網を接続するものである。これらの抵抗による合
成出力を集積回路の出力とすることによつて、ピ
ン数を増やすことなく、高精度のパルスデユーテ
イ可変出力を得ることができる。
上記したようにこの発明は、クロツク周波数を
増大することなく、パルス幅変調波のキヤリア周
波数を増大させて、精度の高いデユテイ変化を
得、しかも、端子数の増大なく集積回路化に適し
たパルス幅変調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来考えられたパルス幅変調装置の構
成説明図、第2図はこの発明の一実施例を示す構
成説明図、第3図は、第2図のパルス合成部の他
の例を示す回路図、第4図a〜d、第5図a〜d
はこの発明装置の動作波形図、第6図a〜c、第
7図はこの発明装置の特性を説明するのに示した
出力平均電圧特性図である。 21……第2のカウンタ回路、22……ラツチ
回路、23a,23b……第1、第2のデジタル
比較回路、24……カウンタ回路、25a,25
b……第1、第2のフリツプフロツプ回路、2
6,27……抵抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 異なる第1、第2の信号の位相情報が2進数
    に変換されたものを記憶するラツチ回路と、この
    ラツチ回路の下位ビツト側と上位ビツト側とがそ
    れぞれの一方の入力端に設定される第1、第2の
    デジタル比較回路と、この第1、第2のデジタル
    比較回路の各他方の入力端にクロツクパルスのカ
    ウント内容をあらわすデータを設定する共通のカ
    ウンタ回路と、このカウンタ回路の所定のカウン
    ト値において得られるパルスがそれぞれセツト又
    はリセツト端に加えられ、前記第1、第2のデジ
    タル比較回路の比較結果による一致パルスがそれ
    ぞれリセツト又はセツト端に加えられることによ
    り各出力端に第1、第2のパルス幅変調波を出力
    する第1、第2のフリツプフロツプ回路と、この
    第1、第2のフリツプフロツプ回路の各出力を所
    定の比率で合成する抵抗回路とを具備したことを
    特徴とするパルス幅変調装置。
JP2828680A 1980-03-06 1980-03-06 Pulse width modulating equipment Granted JPS56124905A (en)

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JPS56124905A JPS56124905A (en) 1981-09-30
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