[go: up one dir, main page]

RU2466493C1 - Method to generate reference voltage - Google Patents

Method to generate reference voltage Download PDF

Info

Publication number
RU2466493C1
RU2466493C1 RU2011131326/08A RU2011131326A RU2466493C1 RU 2466493 C1 RU2466493 C1 RU 2466493C1 RU 2011131326/08 A RU2011131326/08 A RU 2011131326/08A RU 2011131326 A RU2011131326 A RU 2011131326A RU 2466493 C1 RU2466493 C1 RU 2466493C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reference voltage
noise component
voltage
resistor
noise
Prior art date
Application number
RU2011131326/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мария Сергеевна Жаворонкова (RU)
Мария Сергеевна Жаворонкова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority to RU2011131326/08A priority Critical patent/RU2466493C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2466493C1 publication Critical patent/RU2466493C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering.
SUBSTANCE: method to generate reference voltage is characterised by the fact that a noise component is identified in stabilized voltage for further subtraction of the noise component from the stabilised voltage, at the same time, prior to identification of a noise component from the stabilised voltage, the operation of stabilised output voltage spectrum conversion is carried out, providing for narrowing of the spectral band of the noise component in the reference voltage source signal, both at the side of infralow and ultrahigh frequencies.
EFFECT: method provides for mobile start-up and braking without use of additional equipment.
10 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам формирования опорного напряжения, и может быть использовано при создании источников стабильного напряжения постоянного тока.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to methods of forming a reference voltage, and can be used to create sources of stable DC voltage.

Уровень техникиState of the art

Известен способ формирования опорного напряжения, включающий операции: стабилизации выходного напряжения; последующей фильтрации выходного напряжения ((http://www.datasheetarchive.com/MAX872-datasheet.html), (Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. - М.: Мир, 1997 г. - 704 с., см. стр.361)).A known method of forming a reference voltage, including the operation of: stabilizing the output voltage; subsequent filtering of the output voltage ((http://www.datasheetarchive.com/MAX872-datasheet.html), (Horowitz P., Hill W. Art of circuitry. - M.: Mir, 1997 - 704 p., see p. 361)).

Недостатком данного способа и устройства его реализации является значительный уровень низкочастотных шумов.The disadvantage of this method and device for its implementation is a significant level of low-frequency noise.

Неэффективность операции фильтрации обусловлена невозможностью использования конденсаторов большой емкости в цепи фильтрации в силу ограниченности емкостной нагрузки источника опорного напряжения.The inefficiency of the filtering operation is due to the inability to use large capacitors in the filter circuit due to the limited capacitive load of the reference voltage source.

Известен способ формирования опорного напряжения на базе малошумящего источника напряжения (low-noise voltage reference), выходной сигнал которого является разностным напряжением двух сигналов, предварительно подвергнутых низкочастотной фильтрации и порождаемых «стабилитроном с напряжением запрещенной зоны». В основе процесса реализации данного способа (US 4795961A (Unitrode corporation), 03.01.1989 (5 л)), лежит система комбинированного цикла (Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. М.: «Машиностроение», 1973, 606 с. - с.9). При этом в качестве регулирующего воздействия выступает сигнал цепи обратной связи (выход устройства, делитель напряжения 84, базы транзисторов 52, 62).A known method of generating a reference voltage based on a low-noise voltage reference (low-noise voltage reference), the output signal of which is the difference voltage of two signals previously subjected to low-pass filtering and generated by a zener diode. The implementation process of this method (US 4795961A (Unitrode corporation), 01/03/1989 (5 L)) is based on a combined cycle system (Ivashchenko NN Automatic regulation. Theory and elements of systems. M.: "Engineering", 1973, 606 p. - p. 9). In this case, the feedback signal (the output of the device, the voltage divider 84, the base of transistors 52, 62) acts as a regulatory influence.

Недостатком данного способа является значительный уровень шумов, сопровождающийся импульсными помехами.The disadvantage of this method is a significant level of noise, accompanied by impulse noise.

Известен способ формирования опорного напряжения на базе источника опорного напряжения, SU 421002 (Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт научного приборостроения), 25.03.1974 (2 л)), который, согласно процесса реализации способа, представляет собой систему замкнутого цикла (Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. М.: «Машиностроение», 1973, 606 с. - с.9). При этом в качестве регулирующего воздействия выступает сигнал цепи обратной связи (конденсатор 7, усилитель 5, резистор 6, RC-фильтр 4, а в качестве управляющего воздействия - выходное напряжение стабилизатора 1), фиг.1, описание изобретения к AC SU 421002.A known method of forming a reference voltage on the basis of a reference voltage source, SU 421002 (All-Union Scientific Research and Design Institute of Scientific Instrument Engineering), 03/25/1974 (2 l)), which, according to the process of implementation of the method, is a closed loop system (N. Ivashchenko. N. Automatic Regulation, Theory and Elements of Systems, Moscow: Mashinostroenie, 1973, 606 pp. - p. 9). In this case, the feedback signal (capacitor 7, amplifier 5, resistor 6, RC filter 4 acts as a regulatory action), and the output voltage of the stabilizer 1 acts as a control action), Fig. 1, description of the invention to AC SU 421002.

Фазовый сдвиг цепи обратной связи порождает динамическую ошибку замкнутой системы регулирования.The phase shift of the feedback circuit generates a dynamic error of the closed-loop control system.

Фазовый сдвиг цепи обратной связи обусловлен самой структурой цепи.The phase shift of the feedback circuit is due to the structure of the circuit itself.

1. RC-фильтр 4 является многозвенным (n-звенным) с постоянной времени звеньев τНЧ.i и ФЧХ вида (1):1. The RC filter 4 is a multi-link (n-link) with the time constant of the links τ LF.i and phase response of the form (1):

Figure 00000001
Figure 00000001

2. Процесс формирования разностного сигнала и его инвертирование усилителем 5 полагаем без существенной временной задержки (без сдвига фазы). Инвертирование обеспечивает режим отрицательной обратной связи.2. The process of generating a difference signal and its inversion by amplifier 5 is assumed without a significant time delay (without phase shift). Inverting provides a negative feedback mode.

3. Конденсатор 7 с внутренним сопротивлением стабилизатора 1 (в точке подключения конденсатора 7) образуют RC-фильтр, являющийся ВЧ звеном с постоянной времени τВЧ и ФЧХ вида (2):3. The capacitor 7 with the internal resistance of the stabilizer 1 (at the connection point of the capacitor 7) form an RC filter, which is an RF element with a time constant τ RF and phase- frequency response of the form (2):

Figure 00000002
Figure 00000002

4. В целом, цепь обратной связи, а значит и регулирующее воздействие, характеризуется ФЧХ вида (3):4. In general, the feedback circuit, and therefore the regulatory effect, is characterized by the phase response of the form (3):

Figure 00000003
Figure 00000003

Так какAs

Figure 00000004
Figure 00000004

где R8, R9 - сопротивление гасящих резисторов 8 и 9 (как правило не более 350 Ом);where R 8 , R 9 is the resistance of the quenching resistors 8 and 9 (usually not more than 350 Ohms);

Rвн.ип - внутреннее сопротивление источника питания (как правило не более 100 Ом);R vn.ip - internal resistance of the power source (usually not more than 100 Ohms);

Rвых.ц.н - выходное сопротивление цепи нагрузки источника опорного напряжения (порядка 500 Ом в области инфранизких частот и десятки Ом в области высоких частот, принимаем 100 Ом);R output.sc.n is the output resistance of the load circuit of the reference voltage source (of the order of 500 Ohms in the region of infralow frequencies and tens of Ohms in the region of high frequencies, we take 100 Ohms);

С7 - емкость конденсатора 7 (как правило не более 2,2 мкФ), имеем: τВЧ=4,95·10-4 с.C 7 is the capacitance of capacitor 7 (as a rule, no more than 2.2 μF), we have: τ HF = 4.95 · 10 -4 s.

То есть граничная частота ВЧ звена составляет 2020,202 рад/с или 321,525 Гц (нормируемый диапазон шума источников опорного напряжения [0,1÷10] Гц) (http://www.datasheetarchive.com/MAX872-datasheet.htm).That is, the cutoff frequency of the RF link is 2020.202 rad / s or 321.525 Hz (the normalized noise range of the voltage sources is [0.1 ÷ 10] Hz) ( http://www.datasheetarchive.com/MAX872-datasheet.htm ).

В случае установления резистора 6 с сопротивлением порядка 1 МОм, равным суммарному сопротивлению резисторов фильтра 4, и использования в звеньях фильтра 4 конденсаторов с емкостью 2,2 мкФ, величина сдвига фазы регулирующего воздействия в нормируемом диапазоне частот, в зависимости от числа звеньев фильтра 4, составит, согласно таблице 1:In the case of establishing a resistor 6 with a resistance of the order of 1 MΩ equal to the total resistance of the filter 4 resistors and using capacitors with a capacitance of 2.2 μF in the filter links 4, the magnitude of the phase shift of the regulatory action in the normalized frequency range, depending on the number of filter links 4, will be, according to table 1:

Таблица 1Table 1 Число звеньев, nThe number of links, n φ, [°], при f=0,1 Гцφ, [°], at f = 0.1 Hz φ, [°], при=0,15 Гцφ, [°], at = 0.15 Hz φ, [°], при f=10 Гцφ, [°], at f = 10 Hz 1one 35,8735.87 25,7225.72 -1,37-1.37 22 20,6820.68 -2,09-2.09 -90,12-90.12 33 15,7715.77 -13,98-13.98 -178,05-178.05 4four 13,7313.73 -19,63-19.63 -265,15-265.15

Из анализа полученных результатов можно сделать вывод о некотором уменьшении уровня шумов лишь в узком интервале нормируемого диапазона частот, прежде всего инфранизкого (в окрестностях 0,15 Гц), так как только для него выполняются условия формирования отрицательной обратной связи. В силу возникновения положительной обратной связи в значительной области нормируемого диапазона частот, процесс подавления инфранизких частот на выходе источника опорного напряжения сопровождается возникновением импульсных помех.From an analysis of the results obtained, we can conclude that there is a certain decrease in the noise level only in a narrow interval of the normalized frequency range, primarily the infralow (in the vicinity of 0.15 Hz), since only for it the conditions for the formation of negative feedback are satisfied. Due to the occurrence of positive feedback in a significant region of the normalized frequency range, the process of suppressing infra-low frequencies at the output of the reference voltage source is accompanied by the occurrence of pulsed interference.

Что касается области средних и высоких частот (более 10 Гц), то степень подавления шумов в значительной степени определяется емкостью конденсатора 3, величина которой ограничена значением емкостной нагрузки источника опорного напряжения.As for the medium and high frequencies (more than 10 Hz), the degree of noise suppression is largely determined by the capacitance of the capacitor 3, the value of which is limited by the value of the capacitive load of the reference voltage source.

Недостатком данного способа является значительный уровень шумов, сопровождающийся импульсными помехами.The disadvantage of this method is a significant level of noise, accompanied by impulse noise.

Известен способ формирования опорного напряжения с пониженным уровнем шумов (патент РФ №2422874), базирующийся на принципах систем разомкнутого цикла и включающий операции:A known method of forming a reference voltage with a reduced noise level (RF patent No. 2422874), based on the principles of open-loop systems and including operations:

1) стабилизации выходного напряжения;1) stabilization of the output voltage;

2) выделения шумовой (переменной) составляющей выходного напряжения по средством фильтра высокой частоты;2) the allocation of the noise (variable) component of the output voltage by means of a high-pass filter;

3) компенсации шумовой (переменной) составляющей в стабилизированном напряжении.3) compensation of the noise (variable) component in the stabilized voltage.

Степень подавления шумовой составляющей в значительной мере определяется постоянной времени цепи вычитателя 3 τв (фиг.1÷3, описания изобретения к патенту №2422874), являющейся, по сути, RC-фильтром высоких частот с ФЧХ вида:The degree of suppression of the noise component is largely determined by the time constant of the subtractor circuit 3 τ in (Figs. 1 ÷ 3, patent specification No. 2422874), which, in fact, is an RC high-pass filter with a phase response of the form:

Figure 00000005
Figure 00000005

где

Figure 00000006
Where
Figure 00000006

где C12 - емкость конденсатора 2;where C1 2 is the capacitance of the capacitor 2;

R14 - сопротивление первого резистора 4;R1 4 - resistance of the first resistor 4;

R25 - сопротивление второго резистора 5.R2 5 - resistance of the second resistor 5.

При этом на τв, R14 и R25 накладываются условия:Moreover, on τ in , R1 4 and R2 5 the conditions are imposed:

Figure 00000007
Figure 00000007

где R36 - сопротивление третьего резистора 6;where R3 6 is the resistance of the third resistor 6;

R45 - сопротивление четвертого резистора 7.R4 5 - resistance of the fourth resistor 7.

Так как выполнение условия (7), а именно: τв→∞, в случае использования элементов с типовыми параметрами (С12=2,2 мкФ; R14=R25=R36=R47=500 кОм), неосуществимо, то имеет место неполное подавление шумовой составляющей (в области инфранизких частот), или иначе говоря, имеет место узкополосная компенсация шумовой составляющей выходного напряжения, в силу возникающего фазового сдвига, таблица 2.Since the condition (7), namely: τ a → ∞, in the case of elements with typical parameters (C1 = 2.2 microfarads 2; R1 = R2 4 5 6 = R3 = R4 = 500 k 7) is not feasible, then there is incomplete suppression of the noise component (in the region of infra-low frequencies), or in other words, there is narrow-band compensation of the noise component of the output voltage, due to the occurring phase shift, table 2.

Таблица 2table 2 φ, [°], при f=0,1 Гцφ, [°], at f = 0.1 Hz φ, [°], при f=0,15 Гцφ, [°], at f = 0.15 Hz φ, [°], при f=10 Гцφ, [°], at f = 10 Hz φ, [°], при f=100 Гцφ, [°], at f = 100 Hz 35,88335,883 25,74725,747 0,4140.414 0,0410,041

Недостатком данного способа является значительный уровень инфранизких частот на выходе источника опорного напряжения, при одновременно высоких требованиях к постоянной времени цепи вычитателя (τв≥1 (в идеале, >>1)).The disadvantage of this method is the significant level of infra-low frequencies at the output of the reference voltage source, while at the same time high requirements for the time constant of the subtractor circuit (τ in ≥1 (ideally, >> 1)).

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к снижению уровня шумов.The technical result that can be achieved using the present invention is to reduce the noise level.

Технический результат достигается тем, что в способ формирования опорного напряжения, с пониженным уровнем шумов, базирующийся на принципах систем разомкнутого цикла и включающий операции стабилизации выходного напряжения, выделения шумовой (переменной) составляющей выходного напряжения посредством фильтра высокой частоты, компенсации шумовой (переменной) составляющей в стабилизированном напряжении, введена операция преобразования спектра стабилизированного выходного напряжения, осуществляемая до выделения шумовой (переменной) составляющей выходного напряжения посредством фильтра высокой частоты.The technical result is achieved by the fact that in the method of forming the reference voltage, with a reduced noise level, based on the principles of open-loop systems and including the operation of stabilizing the output voltage, isolating the noise (variable) component of the output voltage using a high-pass filter, compensating the noise (variable) component in stabilized voltage, the operation of converting the spectrum of the stabilized output voltage is introduced, which is carried out until the noise (variable) with leaving the output voltage through a high-pass filter.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ формирования опорного напряжения.Figure 1 presents a functional diagram of a device that implements a method of forming a reference voltage.

На фиг.2 представлена функциональная схема вычитателя.Figure 2 presents the functional diagram of the subtractor.

На фиг.3 представлена функциональная схема преобразователя.Figure 3 presents the functional diagram of the Converter.

На фиг.4 представлена модель устройства, реализующего способ формирования опорного напряжения, выполненная в программе Electronics Workbench Multisim 8 Simulation & Capture Version 8.2.12.Figure 4 presents a model of a device that implements a method of forming a reference voltage, made in the program Electronics Workbench Multisim 8 Simulation & Capture Version 8.2.12.

На фиг.5 представлены временные диаграммы выходного напряжения блока питания устройства.Figure 5 presents the timing diagram of the output voltage of the power supply unit.

На фиг.6 представлен график шумовой составляющей выходного сигнала источника опорного напряжения.Figure 6 presents a graph of the noise component of the output signal of the reference voltage source.

На фиг.7 представлен график преобразованной шумовой составляющей выходного сигнала источника опорного напряжения.7 is a graph of the converted noise component of the output signal of the reference voltage source.

На фиг.8 представлен график шумовой составляющей выходного сигнала устройства реализации способа формирования опорного напряжения для случая С110=С23=0,5 мкФ и R111=R212=R313=R414=R55=R66=R77=R88=500 кОм.On Fig presents a graph of the noise component of the output signal of the device implementing the method of forming the reference voltage for the case of C1 10 = C2 3 = 0.5 μF and R1 11 = R2 12 = R3 13 = R4 14 = R5 5 = R6 6 = R7 7 = R8 8 = 500 kOhm.

На фиг.9 представлен график шумовой составляющей выходного сигнала прототипа, для случая С12=0,5 мкФ и R14=R25=R36=R47=500 кОм.Figure 9 presents a graph of the noise component of the output signal of the prototype, for the case of C1 2 = 0.5 μF and R1 4 = R2 5 = R3 6 = R4 7 = 500 kOhm.

На фиг.10 представлен график шумовой составляющей выходного сигнала прототипа, для случая С12=10 мкФ и R14=R25=R36=R47=500 кОм.Figure 10 presents a graph of the noise component of the output signal of the prototype, for the case of C1 2 = 10 μF and R1 4 = R2 5 = R3 6 = R4 7 = 500 kOhm.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Сущность предлагаемого способа заключается в выполнении следующих операций:The essence of the proposed method is to perform the following operations:

1) стабилизация выходного напряжения;1) stabilization of the output voltage;

2) преобразование спектра стабилизированного выходного напряжения;2) spectrum conversion of stabilized output voltage;

3) выделение шумовой (переменной) составляющей преобразованного выходного напряжения посредством фильтра высокой частоты;3) the allocation of the noise (variable) component of the converted output voltage by means of a high-pass filter;

4) компенсация шумовой (переменной) составляющей выходного напряжения.4) compensation of the noise (variable) component of the output voltage.

Устройство реализации способа формирования опорного напряжения, фиг.1, содержит источник опорного напряжения 1, преобразователь 2, разделительный конденсатор 3, вычитатель 4, причем, выход источника опорного напряжения 1 соединен со входом преобразователя 2, выход которого, непосредственно и через разделительный конденсатор 3, соединен, соответственно, с первым и вторым входами вычитателя 4, выход которого является выходом устройства реализации способа формирования опорного напряжения.A device for implementing the method of generating a reference voltage, Fig. 1, contains a reference voltage source 1, a converter 2, a separation capacitor 3, a subtractor 4, wherein the output of the reference voltage source 1 is connected to the input of the converter 2, the output of which, directly and through the isolation capacitor 3, connected, respectively, with the first and second inputs of the subtractor 4, the output of which is the output of the device implementing the method of forming the reference voltage.

Вычитатель 4, фиг.2, содержит четыре резистора 5÷8 и операционный усилитель 9, причем: выход операционного усилителя 9 служит выходом вычитателя 4; неинвертирующий вход операционного усилителя 9 подключен ко второму и первому контактам, соответственно, первого резистора 5 и второго резистора 6; инвертирующий вход операционного усилителя 9 подключен ко второму и первому контактам, соответственно, третьего резистора 7 и четвертого резистора 8; первые контакты первого резистора 5 и третьего резистора 7 являются, соответственно, первым и вторым входами вычитателя 4; второй контакт второго резистора 6 заземлен; второй контакт четвертого резистора 8 подключен к выходу операционного усилителя 9.The subtractor 4, figure 2, contains four resistors 5 ÷ 8 and an operational amplifier 9, moreover: the output of the operational amplifier 9 serves as the output of the subtractor 4; the non-inverting input of the operational amplifier 9 is connected to the second and first contacts, respectively, of the first resistor 5 and the second resistor 6; the inverting input of the operational amplifier 9 is connected to the second and first contacts, respectively, of the third resistor 7 and the fourth resistor 8; the first contacts of the first resistor 5 and the third resistor 7 are, respectively, the first and second inputs of the subtractor 4; the second contact of the second resistor 6 is grounded; the second contact of the fourth resistor 8 is connected to the output of the operational amplifier 9.

Преобразователь 2, фиг.3, содержит конденсатор 10, четыре резистора 11÷14 и операционный усилитель 15, причем: выход операционного усилителя 15 служит выходом преобразователя 2; неинвертирующий вход операционного усилителя 15 подключен ко второму и первому контактам, соответственно, первого резистора 11 и второго резистора 12; инвертирующий вход операционного усилителя 15 подключен ко второму и первому контактам, соответственно, третьего резистора 13 и четвертого резистора 14; вход преобразователя 2 соединен непосредственно и через конденсатор 10 с первыми контактами третьего резистора 13 и первого резистора 11; второй контакт второго резистора 12 заземлен; второй контакт четвертого резистора 14 подключен к выходу операционного усилителя 15.Converter 2, figure 3, contains a capacitor 10, four resistors 11 ÷ 14 and an operational amplifier 15, moreover: the output of the operational amplifier 15 serves as the output of the converter 2; the non-inverting input of the operational amplifier 15 is connected to the second and first contacts, respectively, of the first resistor 11 and the second resistor 12; the inverting input of the operational amplifier 15 is connected to the second and first contacts, respectively, of the third resistor 13 and the fourth resistor 14; the input of the converter 2 is connected directly and through a capacitor 10 to the first contacts of the third resistor 13 and the first resistor 11; the second contact of the second resistor 12 is grounded; the second contact of the fourth resistor 14 is connected to the output of the operational amplifier 15.

Устройство реализации способа формирования опорного напряжения работает следующим образом.A device for implementing the method of forming the reference voltage operates as follows.

Анализ работы устройства проведем с опорой на модель, фиг.4, выполненную в программе Electronics Workbench Multisim 8 Simulation & Capture Version 8.2.12. Отличительной особенностью модели является наличие блока питания устройства (Blok_Pitania); сопротивления нагрузки устройства (резистор R9); электроизмерительных приборов (ХММ1, ХММ2, U3); осциллографов (XSC1, XSC2, XSC3).An analysis of the operation of the device will be based on the model, figure 4, made in the program Electronics Workbench Multisim 8 Simulation & Capture Version 8.2.12. A distinctive feature of the model is the presence of a power supply unit (Blok_Pitania); device load resistance (resistor R9); electrical measuring instruments (ХММ1, ХММ2, U3); Oscilloscopes (XSC1, XSC2, XSC3).

Временные диаграммы выходного напряжения блока питания устройства реализации способа формирования опорного напряжения приведены на фиг.5.Timing diagrams of the output voltage of the power supply unit of the device for implementing the method of forming the reference voltage are shown in Fig.5.

Выходной сигнал источника опорного напряжения, например, в случае использования ИМС МАХ6250 http://www.datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX6225 - MAX6250.pdf), содержит шумовую составляющую U1 (фиг.6), нижний порог спектрального состава которой соответствует области инфранизких частот (порядка 0,1 Гц).The output signal of the reference voltage source, for example, in the case of using the IC MAX6250 http://www.datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX6225 - MAX6250.pdf), contains the noise component U 1 (Fig.6), lower the spectral composition threshold of which corresponds to the infra-low frequency region (of the order of 0.1 Hz).

Преобразователь 2 снижает уровень, но прежде всего сужает спектральную полосу шумовой составляющей сигнала источника опорного напряжения 1, причем, наряду со снижением верхней границы, осуществляется повышение нижней границы спектральной полосы шумовой составляющей сигнала источника опорного напряжения 1 (фиг.7). Данный эффект обеспечивается в силу алгоритма работы преобразователя 2:The Converter 2 reduces the level, but first of all it narrows the spectral band of the noise component of the signal of the reference voltage source 1, moreover, along with lowering the upper limit, the lower limit of the spectral band of the noise component of the signal component of the signal of the reference voltage source 1 is increased (Fig. 7). This effect is provided due to the algorithm of the converter 2:

1) группового запаздывания огибающей шумовой составляющей сигнала источника опорного напряжения 1, возникающего в силу прохождения сигнала через фильтр высоких частот, образованного конденсатором 10, первым резистором 11 и вторым резистором 12 (фиг.3, 4)1) the group delay of the envelope of the noise component of the signal of the reference voltage source 1, arising due to the passage of the signal through the high-pass filter formed by the capacitor 10, the first resistor 11 and the second resistor 12 (Figs. 3, 4)

Figure 00000008
Figure 00000008

где φпр(w) - сдвиг фазы, вносимый фильтром высоких частотwhere φ pr (w) is the phase shift introduced by the high-pass filter

Figure 00000009
Figure 00000009

τв.пр - постоянная времени фильтра высоких частот преобразователя 2τ vpr - time constant of the high-pass filter of the converter 2

Figure 00000010
Figure 00000010

С110 - емкость конденсатора 10;C1 10 - capacitance of the capacitor 10;

R111 - сопротивление первого резистора 11;R1 11 is the resistance of the first resistor 11;

R212 - сопротивление второго резистора 12;R2 12 is the resistance of the second resistor 12;

2) вычитания из сигнала источника опорного напряжения 1 задержанной огибающей его шумовой составляющей.2) subtracting from the signal the source of the reference voltage 1 of the delayed envelope of its noise component.

При этом на величину сопротивления резисторов преобразователя 2 накладывается условие:In this case, the condition is imposed on the resistance value of the resistors of the transducer 2:

Figure 00000011
Figure 00000011

В силу непериодичности и несинусоидальности формы огибающей шумовой составляющей сигнала источника опорного напряжения 1 и частотозависимости группового запаздыванияDue to the non-periodicity and non-sinusoidality of the shape of the envelope of the noise component of the signal of the reference voltage source 1 and the frequency dependence of the group delay

Figure 00000012
Figure 00000012

инфранизкочастотные и низкочастотные фрагменты огибающей шумовой составляющей будут подвергаться дроблению и частичному подавлению, а высокочастотные составляющие - подавлению (фиг.7).infra-low-frequency and low-frequency fragments of the envelope of the noise component will undergo crushing and partial suppression, and high-frequency components will be suppressed (Fig. 7).

Шумовая составляющая сигнала преобразователя 2 выделяется с помощью конденсатора 3 (C2), (фиг.4).The noise component of the signal of the Converter 2 is allocated using the capacitor 3 (C2), (figure 4).

Выделенная шумовая составляющая и выходной сигнал преобразователя 2 поступают на входы вычитателя 4, осуществляющего компенсацию (подавление) шумовой составляющей.The allocated noise component and the output signal of the converter 2 are fed to the inputs of the subtractor 4, which compensates (suppresses) the noise component.

На величину сопротивления резисторов вычитателя 4 накладывается условие:The value of the resistance of the resistors of the subtractor 4 imposes the condition:

Figure 00000013
Figure 00000013

где R55, R66, R77, R88 - сопротивление первого резистора 5, второго резистора 6, третьего резистора 7, четвертого резистора 8.where R5 5 , R6 6 , R7 7 , R8 8 is the resistance of the first resistor 5, the second resistor 6, the third resistor 7, and the fourth resistor 8.

Постоянная времени цепи τв вычитателя 4, являющаяся, по сути, RC-фильтром высоких частот, τввч, определяется зависимостьюThe time constant of the circuit τ in subtractor 4, which is, in fact, an RC filter of high frequencies, τ in = τ rf , is determined by the dependence

Figure 00000014
Figure 00000014

где C23 - емкость разделительного конденсатора 2.where C2 3 is the capacitance of the isolation capacitor 2.

В силу предварительного преобразования спектра шумовой составляющей выходного сигнала источника опорного напряжения 1, условие (14) легко выполнимо (в случае прототипа τвч≥1 (в идеале, >>1)).Due to preliminary transformation of the spectrum of the noise component of the output signal of the reference voltage source 1, condition (14) is easily satisfied (in the case of the prototype, τ rf ≥1 (ideally, >> 1)).

Временная диаграмма шумовой составляющей выходного сигнала устройства, реализующего способ формирования опорного напряжения в случае С110=С23=0,5 мкФ и R111=R212=R313=R414=R55=R66=R77=R88=500 кОм, представлена на фиг.8.Timing diagram of the noise component of the output signal of a device that implements a method of generating a reference voltage in the case of C1 10 = C2 3 = 0.5 μF and R1 11 = R2 12 = R3 13 = R4 14 = R5 5 = R6 6 = R7 7 = R8 8 = 500 kOhm is shown in FIG.

Временная диаграмма шумовой составляющей выходного сигнала прототипа, реализуемого при тех же параметрах блока питания и источника опорного напряжения, в случае C12=0,5 мкФ и R14=R25=R36=R47=500 кОм, представлена на фиг.9.The timing diagram of the noise component of the output signal of the prototype, implemented with the same parameters of the power supply and the reference voltage source, in the case of C1 2 = 0.5 μF and R1 4 = R2 5 = R3 6 = R4 7 = 500 kOhm, is shown in Fig. 9 .

Временная диаграмма шумовой составляющей выходного сигнала прототипа, реализуемого при тех же параметрах блока питания и источника опорного напряжения, в случае C12=10 мкФ и R14=R25=R36=R47=500 кОм, представлена на фиг.10.The timing diagram of the noise component of the output signal of the prototype, implemented with the same parameters of the power supply and the reference voltage source, in the case of C1 2 = 10 μF and R1 4 = R2 5 = R3 6 = R4 7 = 500 kOhm, is presented in Fig. 10.

Как следует из анализа фиг.8, 9, имеет место снижение уровня шумовой составляющей выходного сигнала источника опорного напряжения 1 в 20000 и 1500 раз, соответственно. То есть введение операции преобразования спектра стабилизированного выходного напряжения приводит к снижению уровня шумов (по отношению к прототипу) более чем в 13,3 раза.As follows from the analysis of Figs. 8, 9, there is a decrease in the level of the noise component of the output signal of the reference voltage source 1 by 20,000 and 1,500 times, respectively. That is, the introduction of the conversion operation of the spectrum of the stabilized output voltage leads to a decrease in noise level (relative to the prototype) by more than 13.3 times.

Как следует из анализа фиг.8, 10, введение операции преобразования спектра стабилизированного выходного напряжения приводит к существенному снижению требований к постоянной времени цепи высокочастотных звеньев (по отношению к прототипу) более чем в 20 раз.As follows from the analysis of Figs. 8, 10, the introduction of the spectrum conversion operation of the stabilized output voltage leads to a significant reduction in the time constant requirements of the high-frequency link circuit (relative to the prototype) by more than 20 times.

Claims (1)

Способ формирования опорного напряжения, согласно которому из стабилизированного напряжения выделяется шумовая составляющая для последующего вычитания из стабилизированного напряжения шумовой составляющей, отличающийся тем, что выделению шумовой составляющей из стабилизированного напряжения предшествует операция преобразования спектра стабилизированного выходного напряжения, обеспечивающая сужение спектральной полосы шумовой составляющей сигнала источника опорного напряжения как со стороны инфранизких, так и со стороны ультравысоких частот. A method of generating a reference voltage, according to which a noise component is extracted from the stabilized voltage for subsequent subtraction of the noise component from the stabilized voltage, characterized in that the isolation of the noise component from the stabilized voltage is preceded by the operation of converting the spectrum of the stabilized output voltage, which reduces the spectral band of the noise component of the signal of the reference voltage source from both infralow and ult avysokih frequencies.
RU2011131326/08A 2011-07-26 2011-07-26 Method to generate reference voltage RU2466493C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011131326/08A RU2466493C1 (en) 2011-07-26 2011-07-26 Method to generate reference voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011131326/08A RU2466493C1 (en) 2011-07-26 2011-07-26 Method to generate reference voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2466493C1 true RU2466493C1 (en) 2012-11-10

Family

ID=47322413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011131326/08A RU2466493C1 (en) 2011-07-26 2011-07-26 Method to generate reference voltage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2466493C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767490C1 (en) * 2021-05-27 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» Method for reducing the noise level of a compensation dc voltage stabilizer with continuous regulation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2144211C1 (en) * 1991-03-07 2000-01-10 Мэсимо Корпорейшн Device and method for signal processing
US20070253574A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Soulodre Gilbert Arthur J Method and apparatus for selectively extracting components of an input signal
RU2336628C2 (en) * 2004-01-16 2008-10-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Device and method of amplifier pre-distortion and autocalibration
EP2037588A1 (en) * 2006-07-28 2009-03-18 Panasonic Corporation Analog radio receiver
RU2422874C1 (en) * 2010-05-04 2011-06-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Device to generate reference voltage with reduced noise level

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2144211C1 (en) * 1991-03-07 2000-01-10 Мэсимо Корпорейшн Device and method for signal processing
RU2336628C2 (en) * 2004-01-16 2008-10-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Device and method of amplifier pre-distortion and autocalibration
US20070253574A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Soulodre Gilbert Arthur J Method and apparatus for selectively extracting components of an input signal
EP2037588A1 (en) * 2006-07-28 2009-03-18 Panasonic Corporation Analog radio receiver
RU2422874C1 (en) * 2010-05-04 2011-06-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Device to generate reference voltage with reduced noise level

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767490C1 (en) * 2021-05-27 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» Method for reducing the noise level of a compensation dc voltage stabilizer with continuous regulation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ji et al. The worst conducted EMI spectrum of critical conduction mode boost PFC converter
EP2787619A1 (en) Feed forward active EMI filters
RU2422874C1 (en) Device to generate reference voltage with reduced noise level
EP2750291A3 (en) Semiconductor device and adjustment method of filter circuit
KR101710781B1 (en) Active EMI filter apparatus by coupling common mode filter and differential mode filter
KR20170110103A (en) Electronic integrator for Rogowski coil sensor
CN102064802A (en) Low-power consumption and low-distortion signal generator based on direct digital frequency synthetic technology
MY188631A (en) Amplifier
KR101383989B1 (en) Control circuit and control method for power conversion device
Dimeas et al. Realization of fractional-order capacitor and inductor emulators using current feedback operational amplifiers
RU2496132C1 (en) Shaping device of reference voltage with reduced noise level
RU2466493C1 (en) Method to generate reference voltage
Ju-Kui et al. Modulational instability of ion-acoustic waves in a warm plasma
RU2549509C1 (en) Shaping device of bipolar reference voltage with reduced noise level
CN104122456A (en) Variable step size monostable stochastic resonance weak signal detection method
Li et al. A compact passive-active hybrid EMI filter with phase compensation for power converters
RU2428736C1 (en) Shaping device of bipolar reference voltage with reduced noise level
EP3182583A3 (en) Oscillator scheme capable of reducing far-out phase noise and closed-in phase noise
EP2765428A3 (en) Device for automatic testing of power capacitors
Bondar et al. Level reduction of output noise of reference voltage sources
Bogovac et al. Implementation of a truncated cusp filter for real-time digital pulse processing in nuclear spectrometry
RU2672474C1 (en) Device for forming reference voltage with a reduced noise level
JP7553342B2 (en) Amplification circuit and measuring device
RU2671856C1 (en) Device for forming reference voltage with a reduced noise level
Sotner et al. First-order reconfigurable reconnection-less filters using modified current differencing unit

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130727