KR940007516B1 - 스핀들모터의 속도제어방법 및 회로 - Google Patents

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내용 없음.

Description

스핀들모터의 속도제어방법 및 회로

제 1 도는 종래의 스핀들모터 속도제어회로도.

제 2 도는 본 발명에 따른 스핀들모터 속도제어회로도.

제 3 도 및 제 4 도는 디스크의 반경위치와 회전수와의 관계그래프.

제5a도는 시간정보와 디스크의 반경에 대한 관계 테이블.

제5b도는 제 4 도에 따른 디스크의 반경과 회전계수관계 테이블.

제 6 도는 본 발명에 따른 트랙점프시 타이밍챠트.

제 7 도는 본 발명에 따른 트랙점프시 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 디스크 2 : 픽업장치

3 : 스핀들모터 10, 14 : 연산증폭기

11 : 위상검출기 12, 16 : 저역통과필터

13 : 전압제어발진기 15 : 스핀들서보

17 : D/A 변환기 18 : 제어부

19, 20 : 기억소자 SW1 : 스위치

Q1, Q2 : 트랜지스터 R : 저항

100 : 위상동기루프 200 : 스핀들모터 속도제어부

본 발명은 컴팩트 디스크 플레이어(Compact Disk Player; 이하 "CDP"라고 함)에 있어서 스핀들모터(Spindle motor) 제어장치에 관한 것으로, 특히 트랙점프(Track jump)시 스핀들모터의 속도를 제어하는 방법 및 회로에 관한 것이다.

일반적으로 CDP에 있어서 스핀들모터(Spindle motor)는 디스크(Disc)의 회전구동모터로, 통상적으로 쓰이는 디스크(Disc)의 회전속도방식에는 디스크의 내주에서의 회전수와 디스크의 외주에서의 회전수가 다른 선속도(Comstant Linear Velocity)와, 디스크의 각의 크기에 따라 회전수가 다른 각속도(Constant Angle Velocity)로 구분된다.

종래의 스핀들모터 속도제어회로를 제 1 도를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 구성요소를 살펴보면, 스핀들모터(3)의 상측에 디스크(1)가 회전 가능토록 설치되고, 상기 디스크(1)에 저장된 신호를 검출하는 픽업장치(Pick-up; 2)가 있다.상기 픽업장치(2)에서 픽업된 고주파신호를 제 1 입력단자로 유입하는 연산증폭기(10)가 있고, 연산증폭기(10)의 제 2 입력단자는 기저전원에 접속되어 있다. 상기 연산증폭기(10)의 출력단자는 위상검출기(11)의 제 1 입력단자와 접속하고, 상기 위상검출기(11)의 출력단자는 저역통과필터(Low Pass Filter; 12)의 입력단자와 접속하며, 상기 저역통과필터(12)의 출력단자는 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator; 13)의 입력단자에 접속한다. 상기 전압제어발진기(13)의 출력단자는 위상검출기(11)의 제 2 입력단자와 스핀들서보(Spindle Servo; 15)의 제 1 입력단자에 각각 접속한다.상기 스핀들서보(15)의 제 2 입력단자로는 클럭신호(Clock signal)가 인가되고, 상기 스핀들서보(15)의 출력단자는 제 1 스위치(SW1)의 단접단자(b)와 접속한다. 상기 제 1 스위치(SW1)의 또다른 단접단자(c)로는 일정한 공급전원(Vcc)이 인가되고, 상기 제 1 스위치(SW1)의 가동단자(a)는 연산증폭기(14)의 반전단자와 접속하며, 상기 연산증폭기(14)이 비반전단자는 기저전원에 접속되어 있다.

상기 연산증폭기(14)의 출력단자는 증폭기로 구성된 제 1, 2트랜지스터 (Q1, Q2)의 베이스단자와 접속하고, 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 콜렉터단자로 공급전원(Vcc)이 인가되며, 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 콜렉터단자는 기저전원에 접속된다. 상기 제 1, 2트랜지스터(Q1, Q2)의 에미터단자로 증폭기의 출력단을 뽑아내며, 그 출력단은 가압저항(R)을 사이에 두고 연산증폭기(14)의 반전단자로 궤한루프가 형성되고, 출력단에서 인가되는 전압에 의해 스핀들모터(3)가 구동한다.

상기 종래 기술에 따른 스핀들모터 속도제어회로의 동작을 상세히 설명한다.

트랙점프(Track jump)시 픽업장치(2)가 트랙을 가로질러 목표하는 트랙으로 빠른 속도로 이동한다. 상기 픽업장치(2)가 목표트랙으로 이동한 후 픽업된 고주파신호가 연산증폭기(10)로 인가된다. 상기 연산증폭기(10)에서 증폭된 신호는 위상검출기(11)에서 위상이 검출되고 저역통과필터(12)에서 신호를 평활한후, 전압제어발진기(13)에서는 유입된 신호의 전압에 따른 클럭 신호를 발생한다. 즉 위상검출기(11), 저역통과필터(12), 전압제어발진기(13)로 구성된 위상동기루프(Phase locked loop; 이하 "PLL"라고 함; 100 )에서는 픽업신호와 전압제어발진기의 발진출력의 위상차를 검출하여 전압 제어발진기의 주파수 위상을 결정한후 스핀들서보(15)로 신호를 인가한다. 이때 스핀들서보(15)로 인가되는 신호는 디스크(1)의 내주에서 외주로 점프하는 경우에 스핀들모터(3) 속도를 감소시키기 위해 일정한 마이너스(-) 전압을 스핀들모터(3)로 전송하고, 디스크(1)의 외주에서 내주로 점프하는 경우는 스핀들모터(3) 속도를 증가시키기 위해 일정한 플러스(+)전압이 스핀들서보(15)로 인가된다. 상기 설명한 스핀들서보(15)로 인가되는 신호 즉 스핀들모터(3) 속도를 가속 또는 감속시키는 전압은 제 3 도에 도시된 선속도에 따른 디스크의 반경위치와 스핀들모터 회전수 관계 그래프에서 구할 수 있다. 그래프에서 보면, 디스크의 반경위치가 증가함에 따라 회전수는 감소하며, 최내주에서는 약 500rpm 최외주에서는 약 200rpm 정도의 변화폭을 가진다. 이를 수직으로 표현하면

각속도(ω)=V/ｒ………………………………………………………………(식 1)

상기에서 V=1.2∼1.3m/sec이고 r=디스크 반경(25mm∼58mm)이다.

즉, 회전수는 (식 1)에 의해서 디스크의 반경(r)에 반비례한다.

상기 스핀들서보(15)의 제 1 입력단자로 유입된 신호는 제 2 입력단자로 유입되는 클럭신호에 따라 제어되어 출력된다. 이때 스위치(SW1)의 가동단자(a)가 스핀들서보(15)와 접속된 단접단자(b)에 연결되면, 상기 스핀들서보(15)에서 출력된 신호는 스위치(SW1)를 통해 연산증폭기(14)로 인가되고, 증폭작용을 거쳐 제 2 트랜지스터(Q1, Q2)로 구성된 증폭기를 통해 재증폭되어 가변저항(R)에서 전압 조절된후 스핀들모터(3)로 공급된다.

상기와 같은 동작후 즉 픽업장치(2)가 목표트랙으로 간후에 PLL(100)을 비롯한 모든 회로들이 정상적으로 동작을 하여 스핀들모터(3)가 회전을 하도록 한다.

그러나 종래기술에 있어서 스핀들모터(3)의 속도를 가속 또는 감속시킬때 일정한 플러스(+)전압 또는 일정한 마이너스(-)전압을 스핀들모터(3)에 전송시켜서 스핀들모터(3)가 일정속도로 회전하도록 한후, 픽업수단이 목표트랙으로 이동한후에 PLL(100)을 동작시켜서 정상적으로 스핀들모터(3)가 회전을 하게 되므로 스핀들모터(3)의 속도가 정확지 못한 문제점이 있었다. 또한, 트랙점프시 디스크(1)의 각 트랙마다 스핀들모터의 회전수가 다르기 때문에 PLL(100)에서 위상 비교되어 디스크(1)로 부터 신호가 정상적으로 읽히는 데까지는 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 각 트랙에 따른 스핀들모터의 회전수를 저장한 기억소자에서 정보를 읽어내어 스핀들모터의 속도를 정확히 가속 또는 감속시킬 수 있는 스핀들모터의 속도 제어방법 및 회로를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 또다른 목적은 고속 엑세스(access) 처리시 트랙점프완료후 PLL에서 걸리는 시간을 감소시켜 전체 엑세스 처리시간을 줄여 빠른 시간내에 디스크에 저장된 정보를 읽을 수 있도록 하는 스핀들모터의 속도제어방법 및 회로를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스핀들모터의 속도제어회로는 디스크를 회전시키는 스핀들모터와 디스크와 픽업수단과, 상기 디스크에서 픽업된 신호의 위상을 결정하는 위상동기루프회로와,상기 위상동기루프회로의 출력단에 접속한 스핀들서보와, 각 트랙에 따른 스핀들모터의 회전수를 저장한 기억소자에서 정보를 읽어내어 스핀들모터의 속도를 제어하는 스핀들모터 속도제어부와, 상기 스핀들모터 속도제어부와 상기 스핀들서보사이에 접속되어 상기 스핀들모터로 인가되는 신호를 스위칭하는 스위치를 포함함을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스핀들모터의 속도제어방법은 트랙점프시 현재 픽업위치에 대한 시간정보를 유입하는 시간정보유입과정과, 유입된 시간정보에 따른 회전계수 정보를 스핀들모터로 전송하는 속도제어과정과, 트랙점프 완료후 현재 픽업위치에 대한 위상을 결정하고 신호를 전송하는 위상동기루프과정을 포함함을 특징으로 한다.

이를 첨부도면에 따라서 본 발명의 스핀들모터 속도제어방법 및 회로를 설명한다.

제 2 도는 본 발명의 스핀들모터 속도제어회로도이다. 먼저 접속관계를 설명하면, 스핀들모터(3)의 상측에 디스크(1)를 회전 가능토록 설치하고, 상기 디스크(1)에 저장된 신호를 검출하는 픽업장치(2)가 있다.

상기 픽업장치(2)에서 픽업된 고주파신호를 제 1 입력단자로 유입하는 연산증폭기(10)가 있고, 상기 연산증폭기(10)의 제 2 입력단자는 기저전원에 접속되어 있다. 상기 연산증폭기(10)의 출력단자는 위상검출기(11)의 제 1 입력단자와 접속하고, 상기 위상검출기(11)의 출력단자는 저역통과필터(12)의 입력단자와 접속하며, 상기 저역통과필터(12)의 출력단자는 전압제어발진기(13)와 입력단자와 결합한다. 상기 전압제어 발진기(13)의 출력단자는 위상검출기(11)의 제 2 입력단자와 스핀들서보(15)의 제 1 입력단자에 각각 접속한다. 상기 스핀들서보(15)의 제 2 입력단자로는 클럭신호가 인가되고, 상기 스핀들서보(15)의 출력단자는 제 1 스위치(SW1)의 단접단자(b)와 접속한다. 상기 제 1 스위치(SW1)의 또다른 단접단자(c)는 저역통과필터(16)의 출력단자와 접속하고, 저역통과필터(16)의 입력단자는 디지탈/아날로그 변환기(Digital-to-Analog Converter; 이하 " D/A변환기 "라고 함; 17)의 출력단자와 접속하며, 상기 D/A변환기(17)의 입력단자는 제어부(18)의 출력단자와 접속한다. 상기 제어부(18)의 제 1 입력단자로 픽업의 현위치에 따른 시간정보가 유입되고, 제 1,2 기억소자(19, 20)가 제어부(18)와 입출력라인을 형성한다. 상기 제 1 스위치(SW1)의 가동단자(a)는 연산증폭기(14)의 반전단자와 접속하며, 상기 연산증폭기(14)의 비반전단자는 기저전원에 접속되어 있다. 상기 연산증폭기(14)의 출력단자는 증폭기로 구성된 제 1,2트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스단자와 접속하고, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단자로 공급전원(Vcc)이 인가되며, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터단자는 기저전원에 접속된다. 상기 제 1,2트랜지스터(Q1, Q2)뽑아내며터단자로 증폭기의 출력단을 뽑아내며, 그 출력단은 가변저항(R)을 사이에 두고 연산증폭기(14)의 반전단자로 궤환루프가 형성되고, 출력단에서 인가되는 전압에 의해 스핀들모터(3)가 구동한다.

제 3 도 및 제 4 도는 디스크의 반경(r)과 회전계수(α)와의 관계 그래프이고, 제5a도는 제 1 기억소자(19)에 저장된 시간정보(t)와 디스크의 반경정보(r)에 대한 테이블이며, 제5b도는 제 2 기억소자(20)에 저장된 디스크의 반경정보(r)와 스핀들모터 회전계수(α) 정보에 대한 테이블이다. 제 6 도는 트랙점프시 발생되는 타이밍도이며, 제 7 도는 본 발명에 따른 트랙 점프시 흐름도이다.

상기 본 발명에 따른 스핀들모터 속도제어방법 및 회로의 동작 및 작용효과를 제 2 도, 제 4 도, 제 5 도, 제 6 도, 제 7 도를 참조하여 상세히 설명한다.

고속 엑세스(access)처리시 트랙점프를 실행할 경우 현재 픽업(Pick-up)의 위치에 대한 정보는 디스크(1)의 서브큐코드(Sub-Q-Code)에서 얻은 시간정보만 알 수 있고 현재 픽업(Pick-up)이 위치하는 반경 위치정보는 알 수 없지만 수식에 따라 디스크(1)의 반경위치와 시간과의 관계를 알아보면,

πr²- πr₀ ²=P.V₀.t………………………………………………………(식 2)

r=r₀ ²+t=625+0.645t(mm)이다.

상기에서 r=반경이고, r₀=25mm(프로그램이 저장되어 있지 않은 트랙의 거리)이며, P=1.6㎛(트랙피치; Track pitch)이다.

그리고 V₀=선속도(1.2∼1.4m/sec)이다.

상기(식 2)에 따라 계산되는 시간정보(t)와 반경위치(r)관계를 제5a도에 나타낸 테이블로 작성해서 제 1 기억소자(19)에 저장하고, 제 4 도에 나타낸 그래프 즉, 회전계수(α)와 반경위치(r) 관계에 따라 제5b도의 테이블로 작성해서 제 2 기억소자(20)에 저장한다.

이하 스핀들모터의 속도제어과정을 제 7 도에 도시한 흐름도를 참조하여 설명하면, 트랙점프(Track-jump)가 시작되어(201), 현 픽업(Pick-up) 위치에 대한 시간정보(t)가 제어부(18)로 인가되면(202), 상기 제어부(18)의 제어하에 제 1 기억소자(19)에서 디스크(1)의 반경정보(r)를 구하고(203), 다시 제어부(18)의 제어하에 제 2 기억소자(20)에서 반경정보(r)에 따른 회전계수(α) 정보를 구한후(204), D/A 변환기(17)로 인가한다. 상기 D/A 변환기(17)는 제어부(18)에서 인가한 디지탈 신호를 아날로그신호로 변환하여(205), 상기 저역통과필터(16)로 전송하고, 저역통과필터(16)는 유입한 신호를 평활하여 출력한다(206). 상기 저역통과필터(16)에서 출력된 신호는 스위치(SW1)의 가동단자(a)와 단접단자(c)의 연결하에 증폭부에서 증폭되어(207) 스핀들모터(3)로 공급된다(208). 상기 스핀들모터(3)로 공급된 신호 즉 트랙점프가 완료됐는지를 구하고자 하는 회전계수(α) 비교에 의해 알아보고(209), 트랙점프 완료시 위상동기루프(PLL; 100) 동작을 개시하며(210), 트랙점프가 미완료시는 현 픽업위치에 대한 시간정보입력부(202)로 궤환하므로서 트랙점프 완료까지 상기 동작을 반복한다.

제 6 도에서 나타난 바와 같이 트랙점프시 즉 픽업(Pick-up)이 내주에서 외주로 이동하게 되면(A→B)일정시간 간격으로순으로 D/A변환기(17)로 공급되어 D/A 변환기(17)의 출력전압은 연속적으로 감속되고, 이때 스핀들모터로 인가되는 회전속도는 감속한다. 반대로 픽업이 외주에서 내주로(B→A) 이동하게 되면순으로 D/A 변환기(17)로 공급되어 D/A변환기(17)의 출력전압은 연속적으로 증가되어 스핀들모터(3)로 인가되는 회전속도가 증가한다. 이때 우리는 목표점의 시간정보(tp)로 부터 제 1, 2 기억소자(19, 20)에 저장된 테이블에 의해 회전계수(αP)를 알 수 있으므로 목표점의 회전계수(αp)까지만 D/A변환기(17)로 전송하며 점프동작이 완료된후 PLL(100)회로 및 스핀들서보(15)의 동작이 재개된다.

상기 설명한 것과 같이 본 발명에 따른 스핀들모터 속도제어방법 및 회로는 고속 엑세스(access)시 트랙 점프후의 스핀들모터의 속도가 거의 정확하고 또한 그 위치 즉 데이타를 정확하게 읽어낼 수 있는 회전수에 접근한 상태에서 PLL 회로의 동작이 시작하므로 디스크로 부터 데이타를 빠른 시간에 읽을 수 있어서 엑세스시간(Access time)을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 디스크를 회전시키기 위한 스핀들모터와, 상기 디스크로 부터 데이타가 포함된 고주파신호를 독취하기 위한 픽업수단과, 상기 디스크에서 픽업된 신호의 위상을 결정하는 위상동기루프회로와, 상기 위상동기루프회로의 출력단에 접속된 스핀들서보와, 시간정보에 따른 회전계수정보를 저장하는 메모리수단과, 디지탈 데이타를 아날로그전압신호로 변환하기 위한 D/A 변환기와, 상기 픽업수단이 위치한 시간정보에 따른 회전 계수정보를 상기 메모리수단으로 부터 판독하여 상기 판독된 회전계수정보를 상기 D/A 변환기에 공급하는 제어수단과, 상기 D/A 변환기로 부터의 아날로그전압신호의 상승에지가 완만한 경사를 갖도록 상기 D/A 변환기의 출력신호를 저역필터링하는 저역통과필터수단과, 상기 저역통과필터수단의 출력신호 및 상기 스핀들서보의 출력신호를 선택하여 상기 선택된 신호를 상기 스핀들모터에 공급하는 스위칭수단을 구비한 것을 특징으로 하는 스핀들모터 속도제어회로.
2. 트랙점프시 현재 픽업위치에 대한 시간정보를 유입하는 시간정보유입과정과, 유입된 시간정보에 따른 디스크의 반경정보를 산출하는 반경산출과정과, 상기 디스크의 반경정보에 의하여 디스크의 회전계수를 산출하는 회전계수 산출과정과, 상기 디스크의 회전계수를 아날로그전압신호로 변환하는 신호변환과정과, 상기 아날로그전압신호의 상승에지가 점진적으로 증가되도록 상기 아날로그전압신호의 에지를 조정하고 상기 에지부분이 조정된 아날로그신호를 스핀들모터에 인가하여 디스크가 점진적으로 증가 또는 감소시키는 에지조정과정과, 픽업으로 부터의 독취된 고주파신호를 위상비교하여 상기 고주파신호의 주파수신호를 검출하는 동기검출과정과, 상기 주파수신호를 기준주파수신호와 비교하여 비교결과에 따른 비교전압신호를 발생하고 상기 비교전압신호를 상기 에지부분이 조정된 아날로그전압신호 대신에 상기 스핀들모터에 인가하는 속도서보과정을 구비한 것을 특징으로 하는 스핀들모터 속도제어방법.