KR960007509B1 - 제어회로의 자동이득 조절방법 및 그 회로 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

제어회로의 자동이득 조절방법 및 그 회로
제1도는 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 회로도.
제2도는 제1도에 도시된 회로를 컴팩트디스크 플레이어용으로 상세히 나타낸 회로도.
제3도는 본 발명을 설명하기 위한 다이어그램
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
C : 제어회로 FG : 주파수 발생기
OP1,0P2 : 연산증폭기 RG : 제어기
RS : 제어시스템 S1,S2 : 동기정류기
SU : 가산기 VL : 비교기
W : 가변입력신호
본 발명은 제어회로 내에서 이득율 자동으로 조절하는 방법 및 그 회로에 관한 것이다.
제어회로는 예를들면 컴팩트디스크 플레이어에서 컴팩트디스크의 데이타 트랙상에 광학 스캐닝장치를 안내하고 스캐닝된 광빔을 디스크표면에 포커싱하기 위해 사용된다. 이러한 서보회로, 트랙제어회로 및 포커스 제어회로는 음성을 완벽하게 재생하기 위해 정밀하게 작동하고 정확하게 조절되어야 한다. 제어기의 이득조절은 일반적으로 수동으로 전위차계를 사용함으로써 이루어진다. 이러한 조절작업은 번거롭고 많은 시간이 든다. 게다가 제어회로 및 광학스케닝장치 내에 포함된 전기적인 구성부품들은 시간이 흐름에 따라 에이징되기 때문에, 제어기의 이득이 자주 수동으로 조절되어야 한다.
이러한 제작시 뿐만 아니라 장치를 관리할때의 수동조절은 시간과 비용이 들기 때문에 단점이 된다.
본 발명의 목적은 제작시 시간이 소요되는 제어작업 및 나중에 관리시 이들의 새로운 조절을 하지 않도록 하는데 있다.
이러한 목적은 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 방법인 본 발명에 따라 가변입력신호(W)에 주파수(f)의 사인파가 중첩되고, 조절값크기(x)와 조절값차이(xd)의 진폭이 서로 비교되며, 이로부터 이득율 조절하는 기준이 얻어짐으로써 이루어진다.
본 발명을 첨부한 도면을 참고로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도에서는 표준제어회로에서와 마찬가지로 제어기(RG)의 출력이 제어시스템(RS)의 입력과 연결되어 있고 제어시스템(RS)의 출력은 가산기(SU)의 제2입력과 연결되어 있다. 가산기(SU)의 제1입력에는 가변입력신호(W)가 공급되고, 그 출력은 제어기(RG)의 입력과 연결되어 있다. 주파수 발생기(FG)의 출력은 가산기(SU)의 제1입력, 제1동기정류기(S1)의 제1입력 및 제2동기정류기(S2)의 제1입력과 연결되어 있다. 제1동기정류기(S1)의 제2입력은 제어시스템(RS)의 출력과 연결되어 있고 그 출력은 비교기(VL)의 제1입력과 연결되어 있는 반면, 제2동기정류기(S2)의 제2입력은 가산기(SU)의 출력과 연결되어 있고, 그 출력은 비교기(VL)의 제2입력과 연결되어 있다. 비교기(VL)의 출력은 제어회로(C)의 입력과 연결되어 있고 제어회로(C)의 출력은 제어기(RG)의 이득을 제어하는 입력과 연결되어 있다.
제3도에 도시된 다이어그램을 참고로 제2도의 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제3도a에는 이득(G), 즉 루프 이득의 크기가 도시되어 있고 제3도b에는 주파수(f)의 위상(
Figure kpo00001
)이 도시되어 있다. 임계주파수인 주파수(f0)에서 특성 곡선이 odB선과 만난다. 주파수(f0)일 때 루프 이득은 정확히 1이고 위상값은(
Figure kpo00002
0)이다.
이득을 조절하기 위해 주파수 발생기(FG)에서 주파수(f0)의 사인파가 발생되어 제1동기전류기(S1) 및 제2동기정류기(S2)의 제1입력에 각각 공급된다. 또한 이 신호는 가변입력신호(W)와 중첩된다. 조절량(x)이 제1동기정류기(S1)의 입력에 공급되기 때문에 그 출력에는 조절크기(x)의 진동부분이 여파되어 나오고, 진동부분의 주파수는 주파수(f0)와 동일하다. 마찬가지로 조절차이(xd)가 제2동기정류기(S2)의 제2입력에 공급되기 때문에, 제2동기정류기(S2)의 출력에는 조절차이(Xd)의 진동부분이 필터되어 나온다. 비교기(VL) 내에서 조절크기(x) 및 조절차이(xd)의 진동부분이 일시적인 진폭이 서로 비교된다. 조절크기(x) 및 조절 차이(xd)의 주파수(f0)를 가진 필터된 진동부분이 동일한 크기라는 것을 비교기(VL)가 하나의 신호로 그 출력에서 출력시킬때까지 제어회로(C)는 제어기(RG)의 이득을 변화시킨다. 상기 두개의 크기가 동일하면 이득은 대략 1이 된다. 그러나 이러한 조절이 임계주파수(f0)에서 행해지기 때문에 이득이 정확한 값에 대해 대략적으로 조절된다. 조절크기(x) 및 조절차이(xd)의 주파수(f0)을 가진 진동부분이 동일한 위상이 아니고 제3도 c및 3도d에 도시되어 있는 바와 같이, 위상차(φ0)정도 서로에 대해 밀려있기 때문에 이득의 정확한 제어가 행해지지 않는다.
주파수(f0)에서 이득의 값이 1로 정확히 조절되기 위해서는 조절크기(x) 및 조절차이(xd)의 주파수(f0)의 진동부분이 최대 진폭이 서로 비교되어야 한다. 이것은 위상에 의존하는 동기정류기 대신 위상에 의존하지 않는 동기정류기를 설치함으로써 이루어질 수 있다. 위상에 의존하지 않는 동기정류기의 출력에서 조절크기(x) 및 조절차이(xd)의 주파수(f0)를 가진 진동부분의 최대진폭이 출력될 수 있기 때문에 비교기(VL)내에서 최대진폭이 서로 비교된다. 이로인해 주파수(f0)에서 이득의 값이 정확히 1로 조절된다.
그러나 위상에 의존하는 동기정류기를 사용하면 위상(
Figure kpo00003
)이 계속 체크될 수 있다는 장점이 있다. 그것이 작으면, 즉 프리세트된 문턱값보다 적으면 이득이 줄어든다. 이러한 체크에 의해 제어회로의 안정성이 확실하게 유지될 수 있다.
다른 주파수(f1)에서의 루프이득을 알고 있다면, 임계주파수(f0) 대신 주파수(f1)가 선택될 수도 있다. 그러나 조절크기(x) 및 조절차이(xd)의 진폭을 비교할 때 제어크기(x) 및 조절차이(xd)의 진폭이 1이 아닌 루프이득으로 인해 결정된 크기정도 차이가 생긴다는 것을 고려해야 한다. 주파수(f1)가 선택되면 루프이득은 예를들면 2일 수 있다. 이경우에는 필터되어 나온 조절크기(x)의 주파수(f1)의 진동부분이 조절차이(xd)의 2배라는 것을 비교기(VL)가 신호로 그 출력에 알릴때까지 제어회로(C)는 제어기(RG)의 이득을 변화시킨다. 이와는 달리 비교기(VL)가 앞서와 마찬가지로 동일한가를 체크한다면, 제1동기정류기(S1)의 제2입력전에 1/2의 이득을 갖는 증폭기를 설치하거나 제2동기정류기(S2)의 제2입력전에 2의 이득을 갖는 증폭기를 설치해야 한다.
동기정류기 및 위상에 의존하지 않는 동기전류기는 U. Tietze, Ch. Schenk 저, 반도체 회로기술(Halbleiter-Schaltungstech-nik) 제7보정판 Springer사, 1985의 797-802페이지에 기술되어 있다. 따라서 동기정류기의 구조 및 기능에 대해 상세히 설명하지 않는다.
여러가지 용도에 간단한 동기정류기가 사용될 수 있다. 이 경우에는 주파수 발생기(FG)에서 발생된 주파수(f0)의 사인파의 진폭이 위상에 의존하는 동기정류기를 사용할 때 보다 크게 선택되어야 한다.
이득의 조절은 언제나 가능하며 조절작동 동안에도 가능하다. 따라서 번거롭게 수동으로 다시 조절할 필요가 전혀 없다. 또한 제어회로의 전자부품의 에어징 및 온도변화에 의한 매개변수의 드리프트가 자동으로 보상된다.
그러나 제어기(RG)의 이득을 조절하기 위해 가변입력신호(W)가 영으로 선택될 수 있고 주파수 발생기(FG)에서 발생된 사인파 만이 유일한 가변입력신호로서 가산기(SU)의 제1입력에 전송된다.
제2도에는 컴팩트디스크 플레이어 내에서 포커스 조절회로 또는 트랙조절회로를 위해 사용될 수 있는 회로가 도시되어 있다. 이 회로에서는 가산기(SU), 제어기(RG) 및 제어시스템(RS)의 구성이 도시되어 있다.
주파수 발생기(FG)의 출력은 연산증폭기(OP1)의 비반전 입력과 제1동기정류기(S1)와 제2동기정류기(S2)의 제1입력과 연결되어 있으며, 연산증폭기(OP1)의 비반전입력은 저항(R1)을 통해 기준전위에 놓여있다. 연산증폭기(OP1)의 출력은 그 비반전입력으로 피드백 되어있고 저항(R2)을 통해 연산증폭기(OP2)의 반전입력과 연결되어 있다. 연산증폭기(OP2)의 비반전 입력은 저항(R3)을 통해 제어시스템(RS)의 출력 및 동기정류기(S1)의 제2입력과 연결되어 있다. 또한 그것은 저항(R4)을 통해 기준전위에 놓인다. 연산증폭기(OP2)의 출력은 저항(R5)을 통해 그 반전입력으로 피드백 되어 있고 제어기(RG)의 입력 및 동기정류기(S2)의 제2입력과 연결되어 있는데 제어기(RG)는 적합한 구동회로(T)를 가진 PID제어기(Proportional, Integral, Differential)로 구현되어 있다. 제1도에서와 마찬가지로 제어기(RG)의 출력을 제어시스템(RS)의 입력과 연결되어 있는데, 제어시스템(RS)은 제어장치, 소위 액추에이터(A), 목표크기를 위한 센서로 사용되는 광검파기(PH) 및 적합한 증폭기(V)로 구성되어 있다. 동기정류기(S1)의 출력은 비교기(VL)의 제1입력과 연결되어 있는 반면 동기 정류기(S2)의 출력은 비교기(VL)의 제2입력과 연결되어 있다. 비교기(VL)의 출력은 제어회로(C)의 입력과 연결되어 있고, 제어회로(C)의 출력은 제어기(RG)의 P-부에 있는 이득을 조절하는 입력과 연결되어 있다. 제어회로(C)의 또다른 출력은 주파수 발생기(PG0의 제어입력과 연결되어 있다. 가산기(SU)는 이득이 1이 연산증폭기(OP1) 및 (OP2)와 저항(R1)(R5)으로 형성된다. 동기정류기(S1) 및 (S2)가 조절크기(x) 및 조절차이(xd)의 주파수(f0)의 진동부분을 필터링하기 때문에 비교기(VL)내에서 이들 두 부분의 진폭이 서로 비교된다. 조절크기(x)와 조절차이(xd)의 주파수, (f0)를 가진 진동부분의 진폭이 동일하다는 것을 비교기(VL)가 신호로 알릴때까지, 제어회로(C)는 제어기(RG)의 P-부에서 이득을 변화시킨다. 연산증폭기(OP2)의 이득이 1로 선택되었기 때문에, 진폭이 동일하면 이득은 1이 된다.
주파수 발생기(FG)에서 발생된 사이판의 진폭 및 주파수가 제어될 수 있기 때문에 포커스조절회로 및 트랙조절회로를 위해 임계주파수(f0)가 제어회로(C)에 의해 조절될 수 있다. 또한 사인파의 진폭은 위상에 의존하는 동기정류기 및 위상에 의존하지 않는 동기 정류기를 위해 조절될 수 있다. 컴팩트디스크 플레이어에서 동기정류기 대신 주파수(f0)의 진동부분을 필터링하기 위한 최대값 정류기를 가진 저역통과필터 또는 대역통과필터가 설치되면 장치의 재생질을 침해하지 않으면서 주파수 발생기(FG)에서 발생된 신호의 진폭이 실제로 예를들면 인자 10 정도 더크게 선택될 수 있다. 이득의 조절은 플레이동작 동안에도 가능하다. 컴팩트디스크 플레이어를 위한 본 발명의 실시예에서는 컴팩트디스크 상에 기억된 2개의 음악사이의 휴지기동안 제어회로(C)가 이득을 제어한다 컴팩트디스크 플레이어가 스위치 온 될때마다 마찬가지로 이득이 새로이 조절된다.
따라서 제어회로에 설치된 구성부품의 에이징 및 온도변화로 인한 그 매개변수의 드리프트가 문제가 되지 않기 때문에 제작시 수동으로 이득을 조절하는 것 뿐만 아니라 후에 이득을 수동으로 교정할 필요가 없다.
연산증폭기(OP1) 및 (OP2), 주파수 발생기(FG), 동기정류기(S1) 및 (S2), 비교기(VL) 및 제어회로(C)는 쉽게 통합될 수 있다. 예를들면 Siemens 사의 반도체칩 TDA 4940에는 위상에 의존하는 동기정류기 및 비교기가 설치되어 있다. 11번 단자에는 조절크기(x) 또는 조절차이(xd)값이 공급되는 반면 주파수(f0)의 사인파는 전압제어 발진기에 의해 내부에서 발생된다. 칩 TDA 4940은 RC 유니트와 외부연결함으로써 주파수(f0)가 결정된다. 반도체칩 TDA 4940의 상세한 내용은 Siemens 데이터 북 577-581 페이지에 기술되어 있다.

Claims (10)

  1. 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 방법에 있어서, 주파수(f)의 사인파 신호가 가변입력신호(W)에 중첩되고, 조절크기(x) 및 조절차이(xd)의 진폭이 서로 비교되어 비교에서부터 이득을 조절하는 기준값이 얻어지는 것을 특징으로 하는 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 이득을 조절하기 위해 가변입력신호(W)가 영으로 선택되고, 주파수(f)의 사인파 신호만이 가변입력신호로 작동하는 것을 특징으로 하는 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 주파수(f)가 제어회로의 임계주파수(f0)에 상응하며, 이 임계주파수(f0)에서 이득이 1인 것을 특징으로 하는 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 조절크기(x) 및 조절차이(xd)의 진폭이 동일할때까지 이득이 변화되는 것을 특징으로 하는 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 방법.
  5. 주파수 발생기(FG)의 출력이 제1동기정류기(S1)의 제1입력, 제2동기정류기(S2)의 제1입력 및 제어회로의 가산기(SU)의 제1입력과 연결되고, 가산기(SU)의 제1입력에는 가변입력신호(W)가 공급되며, 제어시스템(RS)의 출력은 가산기(SU) 및 제1동기정류기(S1)의 제2입력과 연결되고, 가산기(SU)의 출력은 제어기(RG)의 입력 및 제2동기정류기(S2)의 제2입력과 연결되며 제어기(RG)의 출력은 제어시스템(RS)의 입력과 연결되고, 제1동기정류기(S1)의 출력은 비교기(VL)의 제1입력과 연결되며, 제2동기정류기(S2)의 출력은 출력은 비교기(VL)의 제2입력과 연결되고, 비교기(VL)의 출력은 제어회로(C)의 입력과 연결되며 제어회로(C)의 출력은 제어기(RG)의 이득을 조절하는 입력단과 연결되는 것을 특징으로 하는 제4항에 따른 방법을 실시하기 위한 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 회로.
  6. 제5항에 있어서, 주파수 발생기(FG)의 출력이 제1연산증폭기(OP1)의 비반전입력과 연결되고 제1연산증폭기(OP1)의 비반전입력은 제1저항(R1)을 통해 기준전위에 놓이고, 제1연산증폭기(OP1)의 출력은 그 비반전입력으로 피드백되고, 제2저항(R2)을 통해 제2연산증폭기(OP2)의 반전입력과 연결되고, 제어시스템(RS)의 출력 및 제1동기정류기(S1)의 제2입력은 제3저항(R3)을 통해 제2연산증폭기(OP2)의 비반전입력과 연결되고, 제2연산증폭기(OP2)의 비반전입력은 제4저항(R4)을 통해 기준전위에 놓이고, 제2연산증폭기(OP2)의 출력은 제5저항(R5)를 통해 그 비반전입력으로 피드백되며 제어기(RG)의 입력 및 제1동기정류기(S2)의 제2입력과 연결되는 것을 특징으로 하는 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 회로.
  7. 제5항 또는 6항에 있어서, 위상에 의존하지 않는 동기정류기(S1,S2)가 설치되는 것을 특징으로 하는 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 회로.
  8. 제5항 또는 6항에 있어서, 위상차(φ0)를 측정하는 위상에 의존하는 동기정류기(S1,S2)가 설치되고, 측정된 위상차(φ0)에서부터 이득을 조절하는 다른 기준값이 얻어지는 것을 특징으로 하는 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 회로.
  9. 제8항에 있어서, 측정된 위상차(φ0)가 프리세스될 수 있는 문턱값보다 작으면, 이득이 줄어드는 것을 특징으로 하는 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 회로.
  10. 제5항에 있어서, 주파수 발생기(FG)에서 발생된 사인파 신호의 진폭 및/또는 주파수가 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어회로 내에서 이득을 자동으로 조절하는 회로.
KR1019870011722A 1986-10-22 1987-10-22 제어회로의 자동이득 조절방법 및 그 회로 KR960007509B1 (ko)

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