(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧による駆動信号の供給を受けて駆動制御される被制御機と、
上記被制御機から出力する同期信号の計測に基づき得られた当該被制御機の帰還制御用の駆動制御信号を、一定周期のパルス信号のパルス幅を変化させて上記パルス信号のデューティ比として変調したＰＷＭ信号に変換して出力するＰＷＭ信号出力回路と、
ノイズ成分が混入することなく常にほぼ一定レベルに維持された直流安定化電圧を電源線に出力する安定電源と、
上記安定電源の電源線と上記ＰＷＭ信号出力回路のＰＷＭ信号出力端との間に接続されて、上記ＰＷＭ信号のハイレベルによってスイッチング素子が非導通状態を保持することにより上記安定電源の直流安定化電圧をそのまま出力端から出力させ、且つＰＷＭ信号のローレベルによって導通状態となる上記スイッチング素子を介して上記安定電源の直流安定化電圧を上記ＰＷＭ信号のローレベルまでプルダウンさせて上記出力端から出力するプルダウン回路と、
上記プルダウン回路からのパルス電圧信号の電圧レベルを平滑化した直流電圧の制御信号を生成して出力する平滑化回路と、
前記平滑化回路から入力する上記制御信号に対応して発生させた上記駆動信号に基づいて上記被制御機の駆動を制御する駆動制御回路とを具備することを特徴とするＰＷＭ制御装置。
【請求項２】
上記請求項１に記載のＰＷＭ制御装置において、上記被制御機はサーボモータであり、上記ＰＷＭ信号出力回路は、上記サーボモータの回転速度制御信号を変調してＰＷＭ信号を出力するサーボ制御ＩＣであり、上記駆動制御回路は上記平滑化回路から入力する上記制御信号を増幅して発生させた直流の駆動電圧に基づいて上記サーボモータを回転制御するサーボエラーアンプであることを特徴とするＰＷＭ制御装置。
【請求項３】
上記請求項１または請求項２のいずれかに記載のＰＷＭ制御装置において、上記プルダウン回路は、上記安定電源の電源線と上記平滑化回路の入力端との間に接続された抵抗と、この抵抗から上記ＰＷＭ信号出力回路のＰＷＭ信号出力端に向けて順方向の配置で上記抵抗と上記ＰＷＭ信号出力端との間に接続された一方向スイッチング素子とにより構成されていることを特徴とするＰＷＭ制御装置。
【請求項４】
被制御機から出力する同期信号の計測に基づき得られた当該被制御機の帰還制御用の駆動制御信号を、一定周期のパルス信号のパルス幅を変化させて上記パルス信号のデューティ比として変調したＰＷＭ信号に変換し、
安定電源から出力される、ノイズ成分が混入することなく常にほぼ一定レベルに維持された直流安定化電圧を、上記ＰＷＭ信号がハイレベルの期間においてスイッチング素子が非導通状態に保持されることよりそのまま出力させ、且つ上記ＰＷＭ信号がローレベルの期間において導通状態となる上記スイッチング素子を介してローレベルまでプルダウンして出力させることにより、上記ＰＷＭ信号をこれのハイレベルを上記直流安定化電圧に置き換えたパルス電圧信号に変換し、
上記パルス電圧信号の電圧レベルを平滑化して直流電圧の制御信号を生成し、
上記制御信号に対応して発生させた駆動電圧に基づいて上記被制御機の駆動を制御することを特徴とするＰＷＭ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＷＭ制御装置およびＰＷＭ制御方法に関し、特に、サーボ制御などに使用して好適なＰＷＭ制御装置およびＰＷＭ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のＰＷＭ制御装置を適用したものとして、図４に示すビデオデッキのＰＷＭ制御回路が知られている。
図において、サーボモータ１の回転速度制御信号をＰＷＭ信号として出力するサーボ制御ＩＣ２のＰＷＭ出力端２ａは、抵抗３の一端に接続され、同抵抗３の他端をコンデンサ４の一端とサーボエラーアンプ５の入力端５ａに接続している。コンデンサ４の他端はグランド接地しており、サーボエラーアンプ５の出力端５ｂは上記サーボモータ１の速度制御端子１ａに接続されている。
【０００３】
サーボモータ１の回転速度制御信号はＰＷＭ信号として出力されるが、抵抗３とコンデンサ４とが平滑化回路として作用するのでＤＣ化されてサーボエラーアンプ５に入力される。サーボエラーアンプ５はＤＣ信号を増幅してサーボモータ１に出力するため、帰還制御系が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＰＷＭ制御装置においては、次のような課題があった。
設置環境によってはサーボ制御ＩＣ２の電源線などにリップルなどがのることがあるが、このリップルも含めて平滑化される。すると、この平滑化されたＤＣ制御信号に基づいてサーボモータ１は駆動するため、リップル／ノイズの分だけ誤差が生じる。このようなリップルによる理想の状態と現実の状態とを図５のタイミングチャートに示している。
【０００５】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、サーボ制御ＩＣのリップルなどのノイズ成分などによって制御系に誤差が生じないようにすることが可能なＰＷＭ制御装置およびＰＷＭ制御方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、直流電圧による駆動信号の供給を受けて駆動制御される被制御機と、上記被制御機から出力する同期信号の計測に基づき得られた当該被制御機の帰還制御用の駆動制御信号を、一定周期のパルス信号のパルス幅を変化させて上記パルス信号のデューティ比として変調したＰＷＭ信号に変換して出力するＰＷＭ信号出力回路と、ノイズ成分が混入することなく常にほぼ一定レベルに維持された直流安定化電圧を電源線に出力する安定電源と、上記安定電源の電源線と上記ＰＷＭ信号出力回路のＰＷＭ信号出力端との間に接続されて、上記ＰＷＭ信号のハイレベルによってスイッチング素子が非導通状態を保持することにより上記安定電源の直流安定化電圧をそのまま出力端から出力させ、且つＰＷＭ信号のローレベルによって導通状態となる上記スイッチング素子を介して上記安定電源の直流安定化電圧を上記ＰＷＭ信号のローレベルまでプルダウンさせて上記出力端から出力するプルダウン回路と、上記プルダウン回路からのパルス電圧信号の電圧レベルを平滑化した直流電圧の制御信号を生成して出力する平滑化回路と、前記平滑化回路から入力する上記制御信号に対応して発生させた上記駆動信号に基づいて上記被制御機の駆動を制御する駆動制御回路とを具備する構成としてある。
【０００７】
上記のように構成した請求項１にかかる発明においては、ＰＷＭ信号出力回路がＰＷＭ信号を発生すると、プルダウン回路は、同ＰＷＭ信号のローレベル出力に基づいてスイッチング素子が導通状態となることにより安定電源における出力端の電圧レベルをローレベルにプルダウンさせるが、同ＰＷＭ信号がハイレベルのときに、スイッチング素子が非導通状態を保持することにより、安定電源の常に一定レベルの直流安定化電圧をそのまま出力端に供給している。これにより、ＰＷＭ信号と安定電源の出力端に接続されたプルダウン回路のパルス電圧信号とは一致する。但し、ＰＷＭ信号にリップルなどのノイズ成分がのっていた場合、安定電源の出力端の直流安定化電圧が常に一定レベルを維持しているため、より理想の姿に近いという意味においてノイズ成分がのっているＰＷＭ信号とは相違する。そして、平滑化回路はこのようなプルダウン回路の出力端に接続され、ＰＷＭ信号と同期したプルダウン回路のパルス電圧信号の電圧レベルを平滑化して出力する。
【０００８】
ここにいうハイレベルとローレベルは、必ずしもプラス電圧とグランドレベルとに限るものではなく、ハイレベルを負電圧として、ローレベルをグランドレベルとしてもよい。プルダウン回路は、ＰＷＭ信号のローレベル信号により安定電源の直流安定化電圧をＰＷＭ信号のローレベルにさせることができれば良い。この場合、ＰＷＭ信号の対象は特に限定されるものではない。ただし、ＰＷＭ信号のハイレベルを安定電源の直流安定化電圧に置き換える作用を考慮すると、ＰＷＭ信号のハイレベル成分を、これにのっているリップルなどのノイズ成分を除外して一定レベルとする安定化の効果が大である。従って、このような効果を好適に利用する一例として、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のＰＷＭ制御装置において、上記被制御機はサーボモータであり、上記ＰＷＭ信号出力回路は、上記サーボモータの回転速度制御信号を変調してＰＷＭ信号を出力するサーボ制御ＩＣであり、上記駆動制御回路は上記平滑化回路から入力する上記制御信号を増幅して発生させた直流の駆動電圧に基づいて上記サーボモータを回転制御するサーボエラーアンプとした構成としてある。
【０００９】
上記のように構成した請求項２にかかる発明においては、ＰＷＭ信号出力回路がサーボモータの回転速度制御信号を変調してＰＷＭ信号として出力すると、このＰＷＭ信号に同期して安定電源における出力端の電圧レベルはハイレベルとなったりローレベルとなったりする。しかし、この出力端の電圧レベルは安定しており、リップルなどものっていないため、平滑化回路がその出力を平滑化した後をサーボモータの駆動信号とすることにより、雑音成分のない良好な帰還制御系となる。
【００１０】
また、このようなサーボモータ制御系を含めて、上記ＰＭ信号出力回路が、例えばロジック処理を行うことにより上記被制御機を有する機器または装置の全体にわたり各種の制御を行う１チップマイコンの含むものである構成とされているような場合には、その出力ポートのハイレベル成分にはリップルなどのノイズ成分がのりやすく、ＰＣＢ回路パターンのノイズ対策だけでは解消できない。そこで、本発明では、安定電源とプルダウン回路とを設けることにより、ＰＷＭ信号のハイレベル成分は安定電源から供給し、出力ポートのローレベル出力でＰＷＭ信号のローレベル期間を形成することにより、リップルなどのノイズ成分の影響を除外するように図っている。
【００１１】
上記プルダウン回路はＰＷＭ信号のローレベルで安定電源における出力端の電圧レベルをローレベルにさせればよく、安定電源に対する制御信号を出力するものでも良い。しかし、プルダウン回路をより簡易な構成とした一例として、請求項３にかかる発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載のＰＷＭ制御装置において、上記プルダウン回路を、上記安定電源の電源線と上記平滑化回路の入力端との間に接続された抵抗と、この抵抗から上記ＰＷＭ信号出力回路のＰＷＭ信号出力端に向けて順方向の配置で上記抵抗と上記ＰＷＭ信号出力端との間に接続された一方向スイッチング素子とにより構成してある。
【００１２】
上記のように構成した請求項３にかかる発明においては、安定電源における出力端をグランドレベルに接続して直流安定化電圧をプルダウンするだけでＰＷＭ信号に同期したローレベル出力を平滑化回路に出力させることができる。
【００１３】
本発明の思想は、ＰＷＭ信号のハイレベル成分を安定電源の直流安定化電圧に置き換える意味において必ずしも実体のある装置に限らず、その方法としても同様に機能する。このため、請求項４にかかる発明のＰＷＭ制御方法は、被制御機から出力する同期信号の計測に基づき得られた当該被制御機の帰還制御用の駆動制御信号を、一定周期のパルス信号のパルス幅を変化させて上記パルス信号のデューティ比として変調したＰＷＭ信号に変換し、安定電源から出力される、ノイズ成分が混入することなく常にほぼ一定レベルに維持された直流安定化電圧を、上記ＰＷＭ信号がハイレベルの期間においてスイッチング素子が非導通状態に保持されることよりそのまま出力させ、且つ上記ＰＷＭ信号がローレベルの期間において導通状態となる上記スイッチング素子を介してローレベルまでプルダウンして出力させることにより、上記ＰＷＭ信号をこれのハイレベルを上記直流安定化電圧に置き換えたパルス電圧信号に変換し、上記パルス電圧信号の電圧レベルを平滑化して直流電圧の制御信号を生成し、上記制御信号に対応して発生させた駆動電圧に基づいて上記被制御機の駆動を制御する手段を採用した。すなわち、必ずしも実体のある装置に限らず、その方法としても有効であることに相違ない。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、リップルなどのノイズ成分による誤差が生じないような制御系を形成することが可能なＰＷＭ制御装置を提供することができる。
また、請求項２にかかる発明によれば、サーボモータの制御回路において誤差を生じさせないようにすることができる。
【００１５】
さらに、請求項３にかかる発明によれば、プルダウン回路を、ダイオードなどの一方向スイッチング素子をＰＷＭ信号のハイレベル成分により導通させて安定電源の直流安定化電圧をプルダウンするだけの極めて安価な構成とすることができる。また、請求項４にかかる発明によれば、リップルなどのノイズ成分などによる誤差が生じないような制御系を形成することが可能なＰＷＭ制御方法を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるＰＷＭ制御装置を適用したビデオデッキのサーボ回路をブロック図により示している。
同図において、サーボ制御ＩＣ１０は電動のサーボモータ２０の回転速度を計測し、それに対しての速度制御信号をＰＷＭ信号として出力する。より具体的には、サーボモータ２０の回転に同期して出力される同期信号の間隔に反比例して、一定周期のパルス信号のパルス幅を変化することにより、当該パルス信号のデューティ比として変調する。
【００１７】
このサーボ制御ＩＣ１０はビデオデッキにおけるシスコン内に備えられているものであり、当該シスコンは同ビデオデッキの各種の制御を行うための１チップマイコンで構成されているし、ＰＷＭ信号はその出力ポートから出力している。むろん、本実施形態においては、このサーボ制御ＩＣ１０がＰＷＭ信号出力回路を構成している。
本実施形態においては、ＰＷＭ信号出力回路としてサーボモータ２０の回転速度を制御するためのサーボ制御ＩＣ１０について説明しているが、ＰＷＭ信号を出力するものには広く適用可能である。
【００１８】
サーボモータ２０はサーボエラーアンプ３０から駆動電圧を供給されてキャプスタンやシリンダを回転させるものであり、上記ＰＷＭ信号は同サーボモータ２０の回転速度に対してのデューティ比となっている。従って、このＰＷＭ信号を平滑化すればサーボモータ２０の回転速度に対する制御信号となることになり、上記サーボエラーアンプ３０は同ＰＷＭ信号を平滑化した制御信号を入力として同制御信号の速度エラー分を増幅し、サーボモータ２０の駆動信号として出力する。
【００１９】
本実施形態においては、当該ＰＷＭ制御装置がサーボモータ２０の駆動信号を出力するサーボエラーアンプ３０に制御信号を出力するものとして適用されているが、サーボ系の制御機器などに対して広く適用可能であるし、このようなサーボ系の具体的な回路構成についても適宜変更可能である。
一方、ＰＷＭ信号を平滑化するためにコンデンサ４１と抵抗４２とからなる平滑化回路４０を形成し、サーボエラーアンプ３０における制御入力端３１に接続している。本実施形態においては、平滑化回路４０を最も簡易な構成で実現しているが、平滑化の度合いに応じて多段としたり、容量を増加させることも可能である。
【００２０】
平滑化回路４０の入力には抵抗５１を介して安定電源６０の電源線６１が接続されているとともに、ダイオード５２を介してサーボ制御ＩＣ１０のＰＷＭ信号出力端１１が接続されている。安定電源６０はプラス電圧の電源を供給するものであり、その出力電圧が本実施形態におけるハイレベルとなる。一方、抵抗５１とダイオード５２は、サーボ制御ＩＣ１０のＰＷＭ信号レベルによって当該抵抗５１と上記平滑化回路４０との接続端をプルダウンさせるためのプルダウン回路５０を構成する。より具体的には、ＰＷＭ信号がハイレベルとなるハイ出力時には、抵抗５１とダイオード５２との接続点もハイレベルとなり、同ＰＷＭ信号がローレベルとなるロー出力時には、抵抗５１とダイオード５２との接続点はローレベルに引き下げられ、同抵抗５１の両端にハイレベル相当の電圧差が生じる。
【００２１】
本実施形態においては、抵抗５１とダイオード（本発明の一方向スイッチング素子）５２とによりプルダウン回路５０を構成しているが、このプルダウン回路５０は安定電源６０の電源線６１に対してプルダウンさせることができればよい。従って、図２に示すように、トランジスタ５３によるスイッチング回路で実現してもよい。また、ＰＷＭ信号のローレベル成分で安定電源６０の出力をローレベルにする意味では、安定電源６０に対して制御信号を供給するようにしてもよい。ただし、ダイオード５２やトランジスタ５３を利用する場合にはより簡易な構成とすることができる。
【００２２】
安定電源６０については、独自の回路構成で実現するようにしても良いが、いわゆるリップルなどのノイズの影響を受けにくい電源線６１を供給できるものであればよい。従って、共通の電源線であってもＰＣＢパターンに工夫をしてリップルなどがのりにくいようにして構成することもできる。
次に、上記構成からなる本実施形態の動作を説明する。
サーボモータ２０を回転駆動させると、サーボ制御ＩＣ１０はサーボモータ２０の回転に同期した同期信号の間隔に反比例するＰＷＭ信号をＰＷＭ信号出力端１１に出力する。この場合、サーボ制御ＩＣ１０はビデオデッキのシスコン内に備えられており、シスコンが内部でロジック処理を行っていることも原因して同ＰＷＭ信号はリップルなどのノイズ成分の影響を受けやすい。従って、図３（ａ）に示すように必ずしも一定電圧のハイレベルにはならない。
【００２３】
これに対し、安定電源６０の出力である電源線６１の電圧レベルを同図（ｂ）に示しており、終始一定となっている。ただし、安定電源６０に要求される電源線６１の安定度合いは、後述するようにサーボモータ２０に要求される精度との相対的な問題であり、システムに要求される程度の安定さを備えているものであればよい。
サーボ制御ＩＣ１０のＰＷＭ信号はプルダウン回路５０のダイオード５２に対して逆流方向に供給されることになり、基本的にＰＷＭ信号のオン出力中はダイオード５２を導通させない。ただし、ＰＷＭ信号のハイレベルが不安定であるため、一時的に同ダイオード５２を導通させることもあり得る。しかし、電源線６１の電圧レベルは安定しているし、抵抗５１が介在されているので、この場合でも平滑化回路４０の入力端の電圧レベルは図３（ｃ）に示すように安定する。
【００２４】
プルダウン回路５０にダイオード５２を使用する場合、リップル成分によっては同ダイオード５２が導通するため、平滑化回路４０の入力端の電圧レベルがわずかに変動することはある。しかしながら、図２に示すようにトランジスタ５３によるスイッチング回路を使用する場合にはＰＷＭ信号のリップルなどは出力側に影響を与えず理想的になる。
一方、ＰＷＭ信号のオフ出力中はＰＷＭ信号出力端１１が電源線６１に対して確実に低電圧となり、ダイオード５２が導通する。すると、平滑化回路４０の入力端の電圧レベルはオフレベルとなる。従って、同入力端の電圧レベルは図３（ｃ）に示すようになり、平滑化回路４０の平滑化出力は同図（ｄ）に示すように正確なものとなる。なお、同図（ｅ）は元になるＰＷＭ信号をそのまま平滑化回路４０の入力端に供給した場合の平滑化出力であり、リップルなどのノイズが信号レベルに影響を与えることになることが分かる。この変動分がサーボモータ２０の回転速度の誤差の原因になる。
【００２５】
ところで、電源線６１からハイレベルを供給したとしてもこのような変動分を完全に無くすことはできないが、最終的にサーボモータ２０の回転速度がビデオの再生処理に影響を与えない範囲での安定ささえ確保できればよい。
このように、従来はサーボ制御ＩＣ１０が出力するＰＷＭ信号をそのまま平滑化回路４０に供給して平滑化させていたため、ＰＷＭ信号に含まれるノイズ成分が駆動信号に影響を与えていたが、平滑化回路４０の入力としてハイレベルは安定電源６０の電源線６１から供給することにしつつ、ローレベルを同ＰＷＭ信号のロー出力で表すようにしたため、本来のデューティ比に基づいて平滑化回路４０が平滑化し、誤差のない制御系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるＰＷＭ制御装置を適用したビデオデッキのサーボ回路のブロック図である。
【図２】変形例にかかる同サーボ回路のブロック図である。
【図３】本サーボ回路における各部の波形図である。
【図４】従来のＰＷＭ制御装置を適用したビデオデッキのサーボ回路のブロック図である。
【図５】同サーボ回路における各部の波形図である。
【符号の説明】
１０…サーボ制御ＩＣ
１１…ＰＷＭ信号出力端
２０…サーボモータ
３０…サーボエラーアンプ
３１…制御入力端
４０…平滑化回路
４１…コンデンサ
４２…抵抗
５０…プルダウン回路
５１…抵抗
５２…ダイオード
５３…トランジスタ
６０…安定電源
６１…電源線
【図１】
0004154739.tif 000002
【図２】
0004154739.tif 000003
【図３】
0004154739.tif 000004
【図４】
0004154739.tif 000005
【図５】
0004154739.tif 000006