JP2005079630A - Floating power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、グラウンド電位がフロートしている信号を出力するフローティング電源に関するものである。 The present invention relates to a floating power supply that outputs a signal with a floating ground potential.
フローティング電源の1例として、センサ擬似装置がある。センサ擬似装置は、自動車用ECUの機能テストをするときに、自動車に搭載された各種センサが出力する信号と同様の信号を、ECUに対して擬似出力するものである。
図1を用いてセンサ擬似装置について説明をする。
センサ擬似装置1において、電源2がセンサ出力を模擬した信号VS1を出力する。ECU3において、信号VS1は、差動アンプ4により信号VS2に増幅される。
One example of a floating power supply is a sensor simulation device. The sensor simulation device is configured to pseudo-output signals similar to the signals output from various sensors mounted on the vehicle to the ECU when performing a function test of the vehicle ECU.
The sensor simulation apparatus will be described with reference to FIG.
In the
電源2の正極が差動アンプ4の非反転入力端子(+)と接続され、電源2の負極はセンサ擬似装置1においてグラウンドGND1に接地される。また、差動アンプ4の反転入力端子(−)はECU3においてグラウンドGND2に接地される。
ここで、差動アンプ4は、信号VS1に重畳する同相ノイズを取り除くことに主眼をおいて使用されている。
The positive electrode of the
Here, the differential amplifier 4 is used mainly for removing common-mode noise superimposed on the signal VS1.
図2を用いて、差動アンプ4により同相ノイズが除去される原理を説明する。
差動アンプ4は、反転、非反転入力端子の両方に含まれる信号を出力信号から排除する性質がある。このため、図2に示したように、本来の信号Vin1を差動アンプ4の非反転入力端子及び反転入力端子に逆位相で入力させ、ノイズ成分Vin2を反転入力端子及び非反転入力端子に同位相で入力させる。
The principle that common-mode noise is removed by the differential amplifier 4 will be described with reference to FIG.
The differential amplifier 4 has a property of excluding signals included in both the inverting and non-inverting input terminals from the output signal. Therefore, as shown in FIG. 2, the original signal Vin1 is input to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier 4 in reverse phase, and the noise component Vin2 is input to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal. Input in phase.
差動アンプ4は、反転、非反転入力端子に逆位相で入力される本来の信号Vin1に対しては、所定の増幅率で増幅をするが、同位相で入力されるノイズ成分Vin2については、増幅率は極端に低くなる。したがって、本来の信号Vin1にノイズ成分Vin2が重畳している場合であっても、ノイズの影響を排除し、本来の信号Vin1のみに依存する出力信号Voutを得ることができる。 The differential amplifier 4 amplifies the original signal Vin1 input to the inverting and non-inverting input terminals in the opposite phase with a predetermined amplification factor, but the noise component Vin2 input in the same phase is The amplification factor becomes extremely low. Therefore, even when the noise component Vin2 is superimposed on the original signal Vin1, it is possible to eliminate the influence of noise and obtain the output signal Vout that depends only on the original signal Vin1.
しかしながら、図1に示す回路において、グラウンドGND1とGND2の間にノイズなどにより電位差が生じている場合は、この電位差による電流が本来の信号VS1に重畳して流れる。このため、差動アンプ4を用いてもノイズなどの影響を排除することはできず、出力信号VS2にノイズ成分が含まれることになる。
この影響を排除するには、電源2の負極と差動アンプの反転入力端子の間に専用のグラウンド線5を引くことが考えられる。しかし、この場合は、本来の信号以外の電流が回り込むため、現実的ではない。
However, in the circuit shown in FIG. 1, when a potential difference is generated between the grounds GND1 and GND2 due to noise or the like, a current due to this potential difference flows superimposed on the original signal VS1. For this reason, even if the differential amplifier 4 is used, the influence of noise or the like cannot be eliminated, and the output signal VS2 includes a noise component.
In order to eliminate this influence, it is conceivable to draw a dedicated ground line 5 between the negative electrode of the
通常、センサ擬似装置1のグラウンドGND1は、ECU3のグラウンドGND2とは異なる場所で接地されることが多い。このために、グラウンド間に電位差が発生しやすくなっており、差動アンプ4を用いてもノイズなどの影響を排除できなくなっている。また、最近は、センサの電源が接地したことを検出するため、センサのグラウンドに1−3v程度のゲタを履かせることがある。このように、センサの電源がフローティングをすることにより、センサのゲタと外来ノイズの識別が困難になっている。
Usually, the ground GND1 of the
このような、電源のグラウンドと差動アンプとのグラウンドとの間に発生する電位差の影響を排除しようとする技術が種々提案されている。
例えば、特許文献1に記載された測定センサ信号処理回路装置では、基準電位補償線を設けることで影響を排除している。また、特許文献2に記載された基準電位差補償回路では、センサのグラウンド電位を、受け回路で補正している。
Various techniques for eliminating the influence of the potential difference generated between the ground of the power source and the ground of the differential amplifier have been proposed.
For example, in the measurement sensor signal processing circuit device described in
特許文献1及び2に記載された技術では、電源のグラウンドと負荷(受信)側のグラウンドとの間の電位差を、負荷側において取り除くようにしている。しかしながら、負荷側において新たな手段を追加することが好ましくないものであるときは、従来の各技術を適用することは困難であった。
本発明は、フローティング電源において、負荷側においてノイズなどによる影響を取り除く必要をなくすことを目的とするものである。
In the techniques described in
An object of the present invention is to eliminate the need to remove the influence of noise or the like on the load side in a floating power supply.
本発明は、電源出力を差動アンプにて増幅して出力端子に出力するフローティング電源において、前記電源の一方端と前記差動アンプの反転入力端子とに接続される第1の抵抗と、前記電源の他方端と前記差動アンプの非反転入力端子とに接続される第2の抵抗と、前記出力端子の一方と前記差動アンプの反転入力端子とに接続される第3の抵抗と、前記出力端子の他方と前記差動アンプの非反転入力端子とに接続される第4の抵抗とからフローティング電源を構成する。 The present invention relates to a floating power supply that amplifies a power supply output by a differential amplifier and outputs the amplified output to an output terminal, and a first resistor connected to one end of the power supply and an inverting input terminal of the differential amplifier A second resistor connected to the other end of the power supply and the non-inverting input terminal of the differential amplifier; a third resistor connected to one of the output terminals and the inverting input terminal of the differential amplifier; A floating power supply is constituted by a fourth resistor connected to the other of the output terminals and the non-inverting input terminal of the differential amplifier.
差動アンプは、非反転入力端子と反転入力端子の間の電位差をキャンセルするように動作をする。これはイマジナリーショートと呼ばれる。第1−第4の抵抗の値を適当に選択することで、イマジナリーショート点に対象に、電源電位が出力端子に出力電位として転送される。電源電位と出力電位は、それぞれ電源のグラウンド電位及び出力端子(負荷)のグラウンド電位を基準に転送される。 The differential amplifier operates so as to cancel the potential difference between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal. This is called an imaginary short. By appropriately selecting the values of the first to fourth resistors, the power supply potential is transferred to the output terminal as the output potential for the imaginary short point. The power supply potential and the output potential are transferred based on the ground potential of the power supply and the ground potential of the output terminal (load), respectively.
本発明によれば、フローティング電源側で、負荷(受信)側のグラウンドの電位を取り込んだ信号を出力するので、負荷側では、自分のグラウンド電位の影響を取り除く手段を講じる必要がなくなる。 According to the present invention, since the floating power supply side outputs a signal that takes in the ground potential on the load (reception) side, it is not necessary to take measures on the load side to remove the influence of its own ground potential.
本発明を、センサ擬似装置に適用した例について、図を用いて説明する。 An example in which the present invention is applied to a sensor simulation apparatus will be described with reference to the drawings.
図3を用いて、センサ擬似装置の第1の実施例を説明する。
信号VS1を出力する電源2のマイナス側が、抵抗R1を通して、差動アンプ(オペアンプ)6の反転入力端子(−)に接続される。
電源2と抵抗R1の接続点がグラウンドGND1に接地される。このグラウンドGND1の電位は、前述のように、センサ電源接地を検出するために1−3v程度のゲタが履かせられるなどして、フローティングをしていても差し支えがない。
A first embodiment of the sensor simulation device will be described with reference to FIG.
The negative side of the
A connection point between the
電源2のプラス側が、抵抗R3を通して差動アンプ6の非反転入力端子(+)に接続される。
差動アンプ6の出力が、センサ擬似装置1の出力端子7に接続され、また、帰還抵抗R2を通して反転入力端子(−)に接続される。
抵抗R3と非反転入力端子(+)の接続点が、抵抗R4を通して、他方の出力端子8に接続される。
The positive side of the
The output of the
A connection point between the resistor R3 and the non-inverting input terminal (+) is connected to the
センサ擬似装置1の出力端子7、出力端子8は、それぞれECU3の入力端子11、12に接続される。
ECU3においては、センサ擬似装置1からの信号は、差動アンプ4の反転入力端子(−)及び非反転入力端子(+)に入力される。差動アンプ4からは信号VS2が出力される。なお、差動アンプ4のグラウンドGND2は、ノイズなどによりフローティングしていることがある。
The output terminal 7 and the
In the
図4、図5を用いて、本発明の動作原理を説明する。
図4は、本発明の原理を、図2の従来の動作原理と対応付けて説明する図である。
本来の信号Vin1と差動アンプ6との関係は図2と同様である。受信側で発生するノイズ成分(図1のGND2)が、Vin2として、抵抗R4を介して差動アンプ4の非反転入力端子(+)に印加されている。これにより、受信側で発生するノイズ成分が、出力側の信号Voutに逆位相で重畳されることになり、受信側がノイズ成分のない本来の信号を受け取ることができる。
The operation principle of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the present invention in association with the conventional operation principle of FIG.
The relationship between the original signal Vin1 and the
図5は、図3の回路における各部の電位を概念的に示すものである。
差動アンプ6は、反転入力端子と非反転入力端子の電位差をキャンセルするように動作する。これはイマジナリーショートと呼ばれる。したがって、抵抗R1とR2の接続点と、抵抗R3とR4の接続点は同電位(イマジナリーショート点13)となる。
FIG. 5 conceptually shows the potential of each part in the circuit of FIG.
The
ここで、抵抗R1とR2の比と抵抗R3とR4の比を等しく選ぶ(R1/R2=R3/R4)と、差動アンプ6のイマジナリーショート点13に点対称に、電源電位VS1と差動アンプの出力電位VS2が、異なったグラウンド電位GND1、GND2で出力されることとなる。したがって、グラウンド電位GND1、GND2のフローティングに関係なく、ECU3側の電位VS2は、電源2の成分のみを含むこととなる。
Here, when the ratio of the resistors R1 and R2 and the ratio of the resistors R3 and R4 are selected to be equal (R1 / R2 = R3 / R4), the difference from the power supply potential VS1 is symmetrical with respect to the imaginary
本例によれば、負荷側に発生するグラウンドGND2のフローティングを取り込んで、電源2による信号Voutを出力する。したがって、受信側のノイズ(フローティング)を取り込んで、相手の基準点に対して自分の信号を送ることができる。
According to this example, the floating of the ground GND2 generated on the load side is taken in and the signal Vout from the
実施例1では、センサ擬似装置1の差動アンプ6により、電源2の信号の極性が逆転している。本例は、この逆転をキャンセルするものである。
図6の回路について、図3と異なる点を主に説明する。
電源2と差動アンプ6の間に、更に差動アンプ14が設けられる。差動アンプ14は、電源2の極性を逆転して差動アンプ6に信号を入力するので、グラウンドに対する極性が電源2の極性と一致した信号が出力端子7、出力端子8から出力される。
In the first embodiment, the polarity of the signal of the
The circuit of FIG. 6 will be described mainly with respect to differences from FIG.
A
本発明のフローティング電源は、センサ擬似装置のみならず、負荷側に差動アンプが存在し、電源側にグラウンドのフローティングが存在する回路のすべてに適用可能である。 The floating power supply of the present invention can be applied not only to the sensor simulation apparatus but also to all circuits in which a differential amplifier exists on the load side and a ground floating exists on the power supply side.
1…センサ擬似装置
2…電源
3…ECU
4…差動アンプ
5…グラウンド線
6…差動アンプ
7…出力端子
8…出力端子
11、12…入力端子
13…イマジナリーショート点
14…差動アンプ
GND1、GND2…グラウンド
DESCRIPTION OF
4 ... differential amplifier 5 ...
Claims (3)
前記電源の一方端と前記差動アンプの反転入力端子とに接続される第1の抵抗と、
前記電源の他方端と前記差動アンプの非反転入力端子とに接続される第2の抵抗と、
前記出力端子の一方と前記差動アンプの反転入力端子とに接続される第3の抵抗と、
前記出力端子の他方と前記差動アンプの非反転入力端子とに接続される第4の抵抗と、
を具備することを特徴とするフローティング電源。 In a floating power supply that amplifies the power supply output with a differential amplifier and outputs it to the output terminal,
A first resistor connected to one end of the power supply and an inverting input terminal of the differential amplifier;
A second resistor connected to the other end of the power source and a non-inverting input terminal of the differential amplifier;
A third resistor connected to one of the output terminals and an inverting input terminal of the differential amplifier;
A fourth resistor connected to the other of the output terminals and a non-inverting input terminal of the differential amplifier;
Floating power supply characterized by comprising.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003304526A JP2005079630A (en) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | Floating power supply |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009094819A (en) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Dai-Ichi Tsushin Kogyo Co Ltd | Noise eliminating device |
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2003
- 2003-08-28 JP JP2003304526A patent/JP2005079630A/en active Pending
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