JPS6143777B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は記録再生装置におけるデイジタルサー
ボ装置に係り、位相制御系以外にデイジタル演算
部にもう一つの積分ループを構成することによ
り、トルク変動等の外乱が加わつて生じる位相の
基準値に対する偏差を完全に零にしえ、もつてモ
ータの回転をコントロール信号と基準信号の位相
が常に等しくなるように制御し得る記録再生装置
におけるデイジタルサーボ装置を提供することを
目的とする。

一般にモータの定速回転サーボ方式には、サー
ボ系を構成する各回路にアナログ信号を用いるア
ナログサーボ方式と、デイジタル信号を用いるデ
イジタルサーボ方式とがある。デイジタルサーボ
方式はアナログサーボ方式に比し、使用する抵
抗やコンデンサ等の数が低減でき、従つて回路
構成が簡単となり電源電圧の変動、回路素子のバ
ラツキ、増幅器の利得変動により動作点の変動が
生じることがなく、安定度の高いクロツクパル
スを媒介にできるのでドリフトが大幅に軽減さ
れ、デイジタル情報を取扱うので不要な信号重
量の影響が受け難く、信頼性が高い、等の利点を
有し、小型軽量化の観点からみても著しい向上が
ある。しかしながら、従来のデイジタルサーボ方
式は、原理的にはアナログサーボ方式と相類似す
るものであり、位相比較器、周波数弁別器、位相
変調器、周波数変調器等の各回路が必要であつ
た。

また従来のサーボ方式では、モータの負荷状態
が一定のときにモータの回転位相の基準値に対す
る偏差を零とするものであり、トルク変動等の外
乱が加わつた場合は、モータの回転速度は基準回
転速度に等しくなるが、位相に関しては基準値に
対する偏差が定常的に生じてしまうという欠点が
あつた。

本発明は上記欠点を除去したものであり、以下
図面と共にその一実施例について説明する。

第１図は本発明になる記録再生装置におけるデ
イジタルサーボ装置の一実施例のブロツク系統図
を示す。同図中、１は被制御モータで、一方の回
転軸はキヤプスタン２として用いられ、他方の回
転軸の一端には、等間隔でもつてＳ極、Ｎ極のマ
グネツトがその周側面に交互に配設されてなる円
盤３が取付固定されている。また円盤３の周側面
に配設されたマグネツトと対向離間する位置にギ
ヤツプ面を有するよう検出ヘツド４が設けられて
おり、モータ１の回転と一体的に回転する円盤３
のマグネツトが検出ヘツド４の前方を横切る毎
に、モータ１の回転速度に比例する繰り返し周波
数の略正弦波状信号が検出ヘツド４より出力され
る。この略正弦波状信号はパルス形成回路５によ
りパルス列に変換された後1/2分周器６に供給さ
れ、ここでパルス形成回路５の変換誤差の発生が
防止されて対称方形波とされる。

この対称方形波はモータ１の回転速度に比例し
た繰り返し周波数の第２図Ｆに示す如き波形の方
形波ｆであり（以下この対称方形波ｆを回転検出
パルスｆという）、アンド回路７の一方の入力端
子に印加されると同時に、マイクロコンピユータ
８内の２進カウンタ９のリセツト端子にリセツト
パルスとして印加される。

一方、キヤプスタン２及びピンチローラ（図示
せず）に挾持駆動されるテープ１０には、その走
行方向上、記録時に一定周波数（例えば30Hz）の
コントロール信号が所定位相で記録されており、
再生時はその既記録コントロール信号は固定のコ
ントロールヘツド１１により再生される。従つ
て、コントロールヘツド１１よりの再生コントロ
ール信号はテープ１０の走行速度に比例した周波
数で再生され、比較信号形成回路１２に供給され
る。比較信号形成回路１２は単安定マルチバイブ
レータ等で構成されており、コントロールヘツド
１１よりの第２図Ａに示す再生コントロール信号
ａに同期した同図Ｂに示す比較信号ｂを形成し、
位相比較器１３へ出力する。

他方、水晶発振器１４の発振出力は分周器１５
により分周されて例えば30Hzの一定周波数とされ
た後、基準信号発生回路１６に供給され、ここで
例えば30Hzの一定周波数を有する第２図Ｃに示す
如き傾斜波の基準信号ｃに変換される。この基準
信号ｃは位相比較器１３に供給され、ここで上記
比較信号ｂと位相比較される。すなわち、位相比
較器１３は比較信号ｂのローレベル期間で基準信
号ｃの傾斜部をサンプリングホールドして第２図
Ｄに示す如き信号ｄを得て、これを位相誤差信号
として可変周波数発振器の一例としての電圧制御
発振器（VCO）１７へ印加し、その出力発振周
波数を可変制御する。VCO１７は位相誤差信号
ｄを制御電圧として印加され、第２図Ｅに示す如
き出力信号ｅを発振出力し、切換スイツチ１８の
固定端子１８ａに印加する。

切換スイツチ１８は記録再生装置の再生時には
固定端子１８ａに接続され、記録時には固定端子
１８ｂに接続される。しかして、記録再生装置の
再生時は上記VCO１７の出力信号ｅが切換スイ
ツチ１８の共通端子１８ｃより取り出されてアン
ド回路７の他方の入力端子に印加される。これに
より、アンド回路７は前記回転検出パルスｆのハ
イレベル期間のみVCO１７の出力信号ｅをゲー
ト出力し、第２図Ｇに示すそのゲート出力信号ｇ
をクロツクパルスとして２進カウンタ９へ印加す
る。なお、クロツクパルス周波数は前記回転検出
パルスｆの繰り返し周波数よりも十分高く設定さ
れ、後述するデイジタル変換における量子化ノイ
ズの発生を除去すると共に、２進カウンタ９の計
数能力及び必要ビツト数の増加によるコスト高等
を考慮して上限が制限される。

このようにして、２進カウンタ９により計数さ
れた２進数の計数値Ｎはマイクロコンピユータ８
により次のようにデイジタル演算される。この計
数値Ｎは第２図Ｈに示す如くモータ１の回転速度
に応じた繰り返し周波数の速度検出パルスｆによ
りゲート出力されたクロツクパルス数であるか
ら、モータ１の回転速度に対応するデイジタル量
を示し、かつ、クロツクパルスの周波数は位相誤
差信号で可変せしめられているから、基準信号ｃ
の位相（基準位相）と再生コントロール信号ａと
の位相誤差に対応するデイジタル量でもあり、メ
モリ２０に予め設定されているモータ１の定常回
転速度に関連した基準デイジタル値Ｎ_Rと減算器
１９にて減算される。これにより、減算器１９よ
り誤差値Ｎ_E（＝Ｎ−Ｎ_R）が第２図Ｉに示す如く
演算出力され、演算器２１によりK₂倍（K₂＜１
で、本実施例ではK₂＝１／２^Ｍ（Ｍは任意の整数）さ れた後累算器２２に供給される。累算器２２は演
算器２１の出力デイジタル値を順次加算して第２
図Ｊに示す如きそれらの累積値Ｎ_I（＝ΣK₂・Ｎ
_E）、すなわち誤差値Ｎ_Eの積分デイジタル値を出
力して加算器２３に印加する。

加算器２３は上記累積値Ｎ_Iと２進カウンタ９
の出力計数値Ｎとを夫々加算して演算器２４へ出
力し、ここでK₁倍せしめる。従つて、演算器２
４より取り出される第２図Ｋに示す２進数Ｎ_pは
K₁（Ｎ＋Ｎ_I）で表わされ、マイクロコンピユー
タ８の出力としてDA変換器２５へ印加される。
なお、以上のデイジタル演算動作のタイミングは
速度検出パルスｆの立下り部において動作し、速
度検出パルスｆのローレベル期間保持されるよう
に構成されている。

以上のようにしてマイクロコンピユータ８によ
りデイジタル演算して得られた２進数Ｎ_pは、DA
変換器２５によりデイジタル−アナログ変換され
て第２図Ｌに示す如きアナログ電圧ｌとされてモ
ータ駆動増幅器２６に供給され、ここで増幅され
た後モータ１に駆動信号として印加され、その回
転速度を制御する。

このように、本実施例においてはモータ１、円
盤３、検出ヘツド４、パルス形成回路５、1/2分
周器６、アンド回路７、２進カウンタ９、加算器
２３、演算器２４、DA変換器２５、モータ駆動
増幅器２６よりなる速度フイードバツクループの
他に、マイクロコンピユータ８のデイジタル演算
部に２進カウンタ９より減算器１９、演算器２
１、累算器２２を経て加算器２３に至る積分ルー
プを設け、また記録再生装置の再生時に検出され
た位相誤差信号ｄでVCO１７の出力発振周波数
を可変制御し、クロツクパルスの周波数を変える
ことにより位相フイードバツクループを構成して
いる。

これにより例えば時刻t₄の再生コントロール信
号ａの位相が基準位相より進んだ場合は、このと
きの比較信号ｂにより基準信号ｃの傾斜部の低い
部分がサンプリング・ホールドされるため、位相
誤差信号ｄは第２図Ｄに示す如く時刻t₄で低下す
る。この結果、VCO１７の出力発振周波数は第
２図Ｅに示す如く低下し、すなわちクロツクパル
スｅの周波数は低下し、速度検出パルスｆで時刻
t₅〜t₆間のゲート出力されるクロツクパルスの数
が減少し、計数値Ｎの値も同図Ｈにh₃で示す如く
減少する。従つて、前記誤差値Ｎ_Eは第２図Ｉに
i₃で示す如く負となり、累積値Ｎ_I、演算器２４
の出力値Ｎ_pは夫々同図Ｊ，Ｋにj₃，k₃で示す如
くに減少し、モータ１の回転を遅く制御して再生
コントロール信号ａと基準位相とが一致せしめら
れる。

また逆に再生コントロール信号の位相が第２図
Ａにt₇で示す時刻で基準位相より遅れたものとす
ると、同図Ｄに示す如く位相誤差電圧ｄは高くな
るため、VCO１７の出力発振周波数ｅが同図Ｅ
に示す如く時刻t₇以降高くなるため、計数値Ｎの
値が増加する。従つて、モータ駆動電圧ｌも高く
なりモータ１の回転速度を速くして再生コントロ
ール信号ａと基準位相とを一致せしめる。このよ
うに、トルク外乱等によりテープ１０からの再生
コントロール信号の位相が基準位相とずれた場
合、たとえばモータ１の回転速度、すなわちテー
プ１０の走行速度が基準速度と等しくても、クロ
ツクパルスｅの周波数が変るため、２進カウンタ
９の出力計数値Ｎは変化する。

一方、マイクロコンピユータ８内のデイジタル
演算部ではＮと基準デイジタル値Ｎ_Rとが常に等
しくなるように、すなわち誤差値Ｎ_Eが零になる
ようにモータ１の駆動電圧を制御している。従つ
て、位相のずれのためにＮが変化した場合にも、
ＮがＮ_Rと等しくなるようにモータ１の回転が制
御され、最終的に位相の基準値に対する定常偏差
を完全に零にすることができる。

なお、モータ１の回転速度が基準速度より速く
なつたときは、速度検出パルスｆの周期が基準の
値より短かくなり、またこのときの再生コントロ
ール信号ａの基準位相に対する位相進みにより
VCO１７よりのクロツクパルス周波数が基準の
値より低くなるため、Ｎの値が減少し、他方、モ
ータ１の回転速度が基準速度より遅くなつたとき
は、速度検出パルスｆの周期が基準の値より長く
なり、かつ、クロツクパルス周波数が基準の値よ
り高くなるためＮの値が増加する。従つて、この
場合も誤差値Ｎ_Eを常に零とするようにモータ１
への駆動信号を制御するため、モータ１は所定の
基準回転速度で定速回転せしめられ、かつ、再生
コントロール信号ａの位相も基準位相に一致せし
められる。

ところで、以上は記録再生装置の再生時の動作
であるが、本実施例では記録時においても切換ス
イツチ１８により簡単にサーボ方式を変更しうる
よう構成してあり、次に記録時の動作につき説明
する。磁気録画再生装置、テープレコーダ等の記
録再生装置において、記録時は一般にテープ上の
情報を位相ロツクしてテープを走行せしめるとい
うようなことはなく、常に一定の回転速度、すな
わち一定のテープ走行速度で記録がなされること
が必要である。従つて、クロツクパルスの周波数
を位相誤差信号で可変する必要はなく、クロツク
パルスの周波数を常時一定とすればよい。

そこで、本実施例では記録時に切換スイツチ１
８を固定端子１８ｂ側に切換接続し、水晶発振器
１４よりの所定の一定周波数信号をクロツクパル
スとして切換スイツチ１８を通してアンド回路７
へ印加するよう構成している。ここで、水晶発振
器１４の出力発振周波数はVCO１７の自走発振
周波数と一致するようにされている。これは記録
時と再生時とでテープ走行速度を同一とするため
である。

記録時には切換スイツチ１８を固定端子１８ｂ
へ接続するだけで、メモリ２０の基準デイジタル
値Ｎ_Rに対応した所定の一定回転数でモータ１を
定速制御することができることは前記した説明よ
り明らかである。なお、記録時には、テープ１０
上にコントロールヘツド１１によりテープ走行方
向上に一定周期のコントロール信号が、テープ１
０に記録される情報信号に同期して記録される
（図示は省略）。

なお、本実施例においては、再生コントロール
信号より得られる回転位相に関連した回転位相誤
差による位相制御を行なう比較信号形成回路１
２、位相比較器１３、基準信号発生回路１６等は
アナログ信号により処理される如く構成している
が、このような構成に限らず、デイジタル信号に
より処理される如く構成してもよい。この場合は
マイクロコンピユータ８と一体に構成してソフト
ウエアとして処理できるよう構成することによ
り、より低コスト化が可能となる。なお、このよ
うなデイジタル化は本実施例におけるモータ１よ
り得る回転速度に関連したデイジタル情報の検出
方法と同様に構成できることから、詳細な説明は
省略する。

また上記実施例では記録再生装置のキヤプスタ
ンモータに適用する場合につき説明したが、磁気
録画再生装置の回転ドラムモータ、あるいは円盤
状情報記録媒体再生装置のターンテーブル回転用
モータ等に適用することも可能である。

上述の如く、本発明になる記録再生装置におけ
るデイジタルサーボ装置は、記録媒体の走行に関
連して回転するモータの回転速度に応じた繰り返
し周波数の速度検出パルスの所定期間毎にクロツ
クパルスをゲート出力し、このゲート出力された
クロツクパルスを計数することにより上記モータ
の回転速度に対応するデイジタル量を得て予め設
定した上記モータの定常回転速度に関連した基準
デイジタル値と夫々比較してそれらの誤差値を
得、この誤差値を累積演算することによつて得た
誤差値の積分出力デイジタル値と上記デイジタル
量とを夫々加算した後アナログ信号に変換し、ア
ナログ信号を上記モータの駆動信号として印加す
ると同時に、上記記録媒体に予め一定周期で記録
されているコントロール信号を再生して得た記録
媒体の走行速度に応じた繰り返し周波数の再生コ
ントロール信号と予め設定した基準位相を示す基
準信号との位相誤差を検出し、検出した位相誤差
信号により上記クロツクパルスの周波数を可変制
御し、上記誤差値を常に零とするように上記モー
タへの駆動信号を制御するよう構成したため、ト
ルク変動等の外乱が加わつたときでも、再生コン
トロール信号の位相と基準信号の位相との間に生
じる定常偏差を常に完全に零とすることができ、
また従来よりアナログサーボ方式で用いられる位
相誤差信号を得る回路をそのまま用いることがで
き、かつ、クロツクパルスを発生する回路として
可変周波数発振器に変更するのみでよく、更にデ
イジタル情報で制御しているので極めて安定にサ
ーボ動作を行なうことができ、また更にデイジタ
ル演算部にマイクロコンピユータを用いることに
より、サーボ系のループゲイン等はプログラムで
容易に設定及びその変更ができ、精度も良く、ま
たクロツクパルス発生回路の出力を切換スイツチ
で切換えるのみで記録時と再生時のサーボ方式を
簡単に切換えることができ、従つて例えば再生時
のクロツクパルス発生用の可変周波数発振器の出
力発振周波数を記録時に一定周波数に固定するた
めの制御信号生成回路が不要であり、回路構成も
簡略化でき、更に記録時のクロツクパルス周波数
を、再生コントロール信号の位相と基準位相とが
一致しているときにおける再生時のクロツクパル
ス周波数と同一に選定したため、分周手段等を用
いることなく簡単な回路構成により記録媒体の走
行速度を記録時と再生時とで夫々同一とすること
ができる等の数々の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示すブロツク
系統図、第２図Ａ〜Ｌは夫々第１図の動作説明用
タイムチヤートである。 １……被制御モータ、２……キヤプスタン、４
……検出ヘツド、８……マイクロコンピユータ、
９……２進カウンタ、１１……コントロールヘツ
ド、１３……位相比較器、１６……基準信号発生
回路、１７……電圧制御発振器（VCO）、１８…
…切換スイツチ、１９……減算器、２０……メモ
リ、２１，２４……演算器、２２……累算器、２
３……加算器、２５……DA変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録媒体の走行に関連して回転するモータの
   回転速度に応じた繰り返し周波数の速度検出パル
   スの所定期間毎にクロツクパルスをゲート出力
   し、このゲート出力されたクロツクパルスを計数
   することにより上記モータの回転速度に対応する
   デイジタル量を得て予め設定した上記モータの定
   常回転速度に関連した基準デイジタル値と夫々比
   較してそれらの誤差値を得、該誤差値を累積演算
   することによつて得た該誤差値の積分出力デイジ
   タル値と上記デイジタル量とを夫々加算した後ア
   ナログ信号に変換し、該アナログ信号を上記モー
   タの駆動信号として印加すると同時に、上記記録
   媒体に予め一定周期で記録されているコントロー
   ル信号を再生して得た記録媒体の走行速度に応じ
   た繰り返し周波数の再生コントロール信号と予め
   設定した基準位相を示す基準信号との位相誤差を
   検出し、該検出した位相誤差信号より上記クロツ
   クパルスの周波数を可変制御し、上記誤差値を常
   に零とするように上記モータへの駆動信号を制御
   するよう構成したことを特徴とする記録再生装置
   におけるデイジタルサーボ装置。 ２ 前記モータは、キヤプスタンモータとしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の記録
   再生装置におけるデイジタルサーボ装置。 ３ 前記デイジタル量，誤差値、該誤差値の累積
   演算値，及び該デイジタル量と該累積演算値との
   加算値を夫々得るためのデイジタル演算はマイク
   ロコンピユータにより行なうことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の記録再生装
   置におけるデイジタルサーボ装置。 ４ 記録再生装置のモードに応じて切換わる切換
   スイツチを設け、再生時には記録媒体の走行に関
   連して回転するモータの回転速度に応じた繰り返
   し周波数の速度検出パルスの所定期間毎に可変周
   波数発振器より該切換スイツチを通して入来する
   クロツクパルスをゲート出力し、このゲート出力
   されたクロツクパルスを計数することにより上記
   モータの回転速度に対応するデイジタル量を得て
   予め設定した上記モータの定常回転速度に関連し
   た基準デイジタル値と夫々比較してそれらの誤差
   値を得、該誤差値を累積演算することによつて得
   た該誤差値の積分出力デイジタル値と上記デイジ
   タル量とを夫々加算した後アナログ信号に変換
   し、該アナログ信号を上記モータの駆動信号とし
   て印加すると同時に、上記記録媒体に予め一定周
   期で記録されているコントロール信号を再生して
   得た記録媒体の走行速度に応じた繰り返し周波数
   の再生コントロール信号と予め設定した基準位相
   を示す基準信号との位相誤差を検出し、該検出し
   た位相誤差信号により上記可変周波数発振器の出
   力クロツクパルス周波数を可変制御し、一方、記
   録時には該クロツクパルスとして、該切換スイツ
   チにより該可変周波数発振器の出力から選択切換
   えした固定周波数発振器の出力を使用し、再生時
   及び記録時のいずれの場合も上記誤差値を常に零
   とするように上記モータへの駆動信号を制御する
   よう構成したことを特徴とする記録再生装置にお
   けるデイジタルサーボ装置。 ５ 前記固定周波数発振器の出力発振周波数は前
   記再生コントロール信号の位相と前記基準位相と
   が夫々一致したときにおける前記可変周波数発振
   器の出力発振周波数と同一に選定したことを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の記録再生装置
   におけるデイジタルサーボ装置。