RU2479007C1 - Voltage stabiliser with low noise level - Google Patents

Voltage stabiliser with low noise level Download PDF

Info

Publication number
RU2479007C1
RU2479007C1 RU2012113599/08A RU2012113599A RU2479007C1 RU 2479007 C1 RU2479007 C1 RU 2479007C1 RU 2012113599/08 A RU2012113599/08 A RU 2012113599/08A RU 2012113599 A RU2012113599 A RU 2012113599A RU 2479007 C1 RU2479007 C1 RU 2479007C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
differential amplifier
input
inverting
inverting input
output
Prior art date
Application number
RU2012113599/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Прокопенко
Петр Сергеевич Будяков
Николай Владимирович Бутырлагин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС")
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 "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС")
Priority to RU2012113599/08A priority Critical patent/RU2479007C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2479007C1 publication Critical patent/RU2479007C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: proposed is a voltage stabiliser with a low noise level containing a regulator element (with an inverting and a non-inverting control inputs and an output connected to the device input and the resistive voltage divider input, the resistive voltage divider output linked to the inverting input of the differential error amplifier), a reference voltage source (connected to the non-inverting of the differential error amplifier), the first current output of the differential error amplifier (linked to the inverting control input of the regulator element), the second current output of the differential error amplifier (linked to the non-inverting input of the regulator element) and a balancing capacitor; additionally introduced into the circuit is a differential amplifier the inverting input whereof is connected to the non-inverting input of the of the differential error amplifier via the first resistor while the non-inverting input is connected to the reference voltage source via the second resistor; the first current output of the additional differential amplifier is connected to the inverting input of the regulator element while the second current output of the additional differential amplifier is connected to the non-inverting input of the regulator element; the balancing capacitor is placed between the non-inverting input of the additional differential amplifier and the power supply common bus.
EFFECT: reduction of the voltage stabiliser output noise level.
4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области источников электропитания и может быть использовано в структуре СФ-блоков, не допускающих применение (с целью уменьшения уровня выходных шумов непрерывных стабилизаторов напряжения) конденсаторов большой емкости и, как следствие, больших габаритов.The invention relates to the field of power supplies and can be used in the structure of SF blocks that do not allow the use (in order to reduce the output noise of continuous voltage stabilizers) of large capacitors and, as a result, large dimensions.

В современной микроэлектронике широко применяются стабилизаторы напряжения (СН), имеющие классическую архитектуру [1-11].In modern microelectronics, voltage stabilizers (CH) are widely used, having a classical architecture [1-11].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является стабилизатор напряжения, представленный в заявке US 2009/027032, fig.2. Кроме этого, различные модификации данной схемы СН приведены в [1-11].The closest in technical essence to the claimed device is a voltage stabilizer, presented in the application US 2009/027032, fig.2. In addition, various modifications of this SN scheme are given in [1-11].

Существенный недостаток известного СН состоит в том, что для уменьшения уровня выходных шумов в его схеме приходится применять конденсаторы большой емкости, шунтирующие низкоомный выход СН и его низкоомную нагрузку. Это не позволяет создавать на его основе непрерывные СН, обеспечивающие электропитанием транзисторные узлы «систем на кристалле» (СнК), реализуемые по многим перспективным технологическим процессам.A significant drawback of the known SN is that in order to reduce the output noise level in its circuit, it is necessary to use capacitors of large capacity, shunting the low-impedance output of the SN and its low-impedance load. This does not allow creating on its basis continuous SNs that provide power to the transistor nodes of "systems on a chip" (SoC), implemented in many promising technological processes.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы уменьшить уровень выходных шумов СН при сравнительно малых значениях емкости корректирующих конденсаторов, что позволяет размещать СН на подложке СнК.The main objective of the invention is to reduce the level of output noise of the SN at relatively low values of the capacitance of the correction capacitors, which allows you to place the SN on a substrate SoC.

Поставленная задача решается тем, что в стабилизаторе напряжения фиг.1, содержащем регулирующий элемент 1 с инвертирующим 2 и неинвертирующим 3 управляющими входами и выходом 4, соединенным с выходом 5 устройства и входом резистивного делителя напряжения 6, выход 7 резистивного делителя напряжения связан с инвертирующим входом 8 дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, источник опорного напряжения 10, подключенный к неинвертирующему входу 11 дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, первый 12 токовый выход дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, связанный с инвертирующим управляющим входом 2 регулирующего элемента 1, второй 13 токовый выход дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, связанный с неинвертирующим входом 3 регулирующего элемента 1, корректирующий конденсатор 14, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен дополнительный дифференциальный усилитель 15, инвертирующий вход которого 16 соединен с неинвертирующим входом 11 дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9 через первый 17 резистор, а неинвертирующий вход 18 соединен с источником опорного напряжения 10 через второй 19 резистор, первый 20 токовый выход дополнительного дифференциального усилителя 15 соединен с инвертирующим входом 2 регулирующего элемента 1, второй 21 токовый выход дополнительного дифференциального усилителя 15 соединен с неинвертирующим входом 3 регулирующего элемента 1, причем корректирующий конденсатор 14 включен между неинвертирующим входом 18 дополнительного дифференциального усилителя 15 и общей шиной источника питания 22.The problem is solved in that in the voltage stabilizer of Fig. 1, containing a control element 1 with an inverting 2 and non-inverting 3 control inputs and an output 4 connected to the output 5 of the device and the input of the resistive voltage divider 6, the output 7 of the resistive voltage divider is connected to the inverting input 8 differential amplifier of the error signal 9, a reference voltage source 10 connected to a non-inverting input 11 of the differential amplifier of the error signal 9, the first 12 current output of the differential of the differential signal amplifier 9, connected to the inverting control input 2 of the regulating element 1, the second 13 current output of the differential error signal amplifier 9, connected to the non-inverting input 3 of the regulating element 1, the correction capacitor 14, new elements and connections are provided - an additional differential amplifier 15, the inverting input of which 16 is connected to the non-inverting input 11 of the differential amplifier of the error signal 9 through the first 17 resistor, and not the inverting input 18 is connected to the reference voltage source 10 through the second 19 resistor, the first 20 current output of the additional differential amplifier 15 is connected to the inverting input 2 of the regulating element 1, the second 21 current output of the additional differential amplifier 15 is connected to the non-inverting input 3 of the regulating element 1, and the correction a capacitor 14 is connected between the non-inverting input 18 of the additional differential amplifier 15 and the common bus of the power source 22.

На фиг.1 показана схема СН-прототипа.Figure 1 shows a diagram of the CH-prototype.

Схема заявляемого устройства, соответствующего п.1-п.4 формулы изобретения, показана на фиг.2.A diagram of the inventive device corresponding to claim 1-claim 4 of the claims is shown in figure 2.

На фиг.3 представлена схема заявляемого устройства в среде Cadence на моделях интегральных транзисторов с проектными нормами 0,6 мкм БиКМОП техпроцесса ХВ06 фирмы «X-Fab».Figure 3 presents a diagram of the inventive device in a Cadence environment on models of integrated transistors with design standards of 0.6 μm BiKMOP process technology XB06 company "X-Fab".

На фиг.4 показана зависимость выходного напряжения стабилизатора (фиг.3) от тока нагрузки.Figure 4 shows the dependence of the output voltage of the stabilizer (figure 3) from the load current.

На фиг.5 приведена зависимость коэффициента передачи шума от источника опорного напряжения 10 к выходу СН 5 при значениях емкости корректирующего конденсатора С(С0), изменяющегося в пределах от 500 пФ до 100 мкФ. Из этого чертежа следует, что при увеличении емкости корректирующего конденсатора С(С0) расширяется в сторону низких частот диапазон ослабления шумов источника опорного напряжения. Так, при С(С0)=100 мкФ можно наблюдать ослабление шумов больше в 4 раза в диапазоне от 10 Гц до 10 МГц.Figure 5 shows the dependence of the noise transmission coefficient from the source of the reference voltage 10 to the output of CH 5 at values of the capacitance of the correction capacitor C (C0), varying from 500 pF to 100 μF. From this drawing it follows that with an increase in the capacitance of the correction capacitor C (C0), the noise attenuation range of the reference voltage source expands towards low frequencies. So, at C (C0) = 100 μF, noise attenuation can be observed more than 4 times in the range from 10 Hz to 10 MHz.

На фиг.6 представлена зависимость выходного и входного шума (или помехи) от частоты при емкости корректирующего конденсатора С(С0)=4,5 мкФ в СН (фиг.3). На частоте 50 Гц выходной шум равен входному, а выше по частоте он начинает уменьшаться, достигая значения шума в 1,66 раза меньше, чем входной шум на частоте 100 Гц и 76,6 раза на частоте 10 кГц.Figure 6 shows the dependence of the output and input noise (or interference) on the frequency at the capacitance of the correction capacitor C (C0) = 4.5 μF in SN (Fig. 3). At a frequency of 50 Hz, the output noise is equal to the input noise, and higher in frequency it starts to decrease, reaching a noise value of 1.66 times less than the input noise at a frequency of 100 Hz and 76.6 times at a frequency of 10 kHz.

На фиг.7 показана зависимость коэффициента передачи шума СН (фиг.3) при емкости корректирующего конденсатора С(С0)=4.5 мкФ, при которой допускается размещение этого конденсатора на подложке ряда «систем на кристалле». На графике видно, что с увеличением частоты выходной шум уменьшается и достигает значения в 1,67 раза меньше входного шума источника опорного напряжения на частоте 100 Гц и 76,9 раз меньше на частоте 10 кГц.Figure 7 shows the dependence of the noise transmission coefficient SN (Figure 3) with the capacitance of the correction capacitor C (C0) = 4.5 μF, at which this capacitor can be placed on the substrate of a number of "systems on a chip". The graph shows that with increasing frequency, the output noise decreases and reaches a value of 1.67 times less than the input noise of the reference voltage source at a frequency of 100 Hz and 76.9 times less at a frequency of 10 kHz.

На фиг.8 приведена зависимость коэффициента передачи шума СН (фиг.3) от источника опорного напряжения 10 к выходу СН (5) при сопротивлениях резисторов R0, R1 в базах транзисторов Q1, Q2, изменяющихся от 500 Ом до 20 кОм. Из графика видно, что минимум коэффициента передачи шума в диапазоне от 100 Гц до 10 МГц достигает при значении R0=R1=1 кОм, а в диапазоне от 10 Гц до 100 Гц приходится на R0=R1=5 кОм, что позволяет достигать меньших значений выходного шума в нижнем диапазоне частот при одинаковой емкости корректирующего конденсатора. При этом коэффициент передачи шума в верхнем диапазоне частот увеличивается, но остается меньше единицы.Fig. 8 shows the dependence of the noise transmission coefficient SN (Fig. 3) on the reference voltage source 10 to the SN output (5) for resistors R0, R1 in the bases of transistors Q1, Q2, varying from 500 Ω to 20 kΩ. The graph shows that the minimum noise transmission coefficient in the range from 100 Hz to 10 MHz reaches at a value of R0 = R1 = 1 kOhm, and in the range from 10 Hz to 100 Hz it falls on R0 = R1 = 5 kOhm, which allows to achieve lower values output noise in the lower frequency range with the same capacitance of the correction capacitor. In this case, the noise transmission coefficient in the upper frequency range increases, but remains less than unity.

Стабилизатор напряжения с малым уровнем шумов (фиг.2) содержит регулирующий элемент 1 с инвертирующим 2 и неинвертирующим 3 управляющими входами и выходом 4, соединенным с выходом 5 устройства и входом резистивного делителя напряжения 6, выход 7 резистивного делителя напряжения связан с инвертирующим входом 8 дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, источник опорного напряжения 10, подключенный к неинвертирующему входу 11 дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, первый 12 токовый выход дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, связанный с инвертирующим управляющим входом 2 регулирующего элемента 1, второй 13 токовый выход дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, связанный с неинвертирующим входом 3 регулирующего элемента 1, корректирующий конденсатор 14. В схему введен дополнительный дифференциальный усилитель 15, инвертирующий вход которого 16 соединен с неинвертирующим входом 11 дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9 через первый 17 резистор, а неинвертирующий вход 18 соединен с источником опорного напряжения 10 через второй 19 резистор, первый 20 токовый выход дополнительного дифференциального усилителя 15 соединен с инвертирующим входом 2 регулирующего элемента 1, второй 21 токовый выход дополнительного дифференциального усилителя 15 соединен с неинвертирующим входом 3 регулирующего элемента 1, причем корректирующий конденсатор 14 включен между неинвертирующим входом 18 дополнительного дифференциального усилителя 15 и общей шиной источника питания 22.The voltage regulator with a low noise level (Fig. 2) contains a control element 1 with an inverting 2 and non-inverting 3 control inputs and an output 4 connected to the output 5 of the device and the input of the resistive voltage divider 6, the output 7 of the resistive voltage divider is connected to the inverting input 8 of the differential mismatch signal amplifier 9, a reference voltage source 10 connected to a non-inverting input 11 of the differential mismatch signal amplifier 9, a first 12 current output of the differential amplifier mismatch signal 9, connected to the inverting control input 2 of the control element 1, the second 13 current output of the differential amplifier mismatch 9, connected to the non-inverting input 3 of the control element 1, the correction capacitor 14. An additional differential amplifier 15 is introduced into the circuit, the inverting input of which 16 is connected with a non-inverting input 11 of the differential amplifier of the error signal 9 through the first 17 resistor, and a non-inverting input 18 is connected to a voltage reference 10 through the second 19 resistor, the first 20 current output of the additional differential amplifier 15 is connected to the inverting input 2 of the regulating element 1, the second 21 current output of the additional differential amplifier 15 is connected to the non-inverting input 3 of the regulating element 1, and the correction capacitor 14 is connected between the non-inverting input 18 additional differential amplifier 15 and a common bus power supply 22.

На чертеже фиг.2, в соответствии с п.2 формулы изобретения, дифференциальный усилитель сигнала рассогласования 9 содержит первый 25 и второй 26 входные транзисторы, эмиттеры которых соединены с источником опорного тока 27, база первого 25 входного транзистора соединена с неинвертирующим входом 11 дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, база второго 26 входного транзистора соединена с инвертирующим входом дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, коллектор первого 25 входного транзистора дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9 соединен с первым 12 токовым выходом дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, а коллектор второго 26 входного транзистора дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9 соединен со вторым 13 токовым выходом дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9.In the drawing of FIG. 2, in accordance with claim 2, the differential amplifier of the error signal 9 comprises first 25 and second 26 input transistors, the emitters of which are connected to a reference current source 27, the base of the first 25 input transistor is connected to a non-inverting input 11 of the differential amplifier mismatch signal 9, the base of the second 26 input transistor is connected to the inverting input of the differential amplifier mismatch signal 9, the collector of the first 25 input transistor of the differential amplifier the error signal 9 is connected to the first 12 current output of the differential amplifier of the error signal 9, and the collector of the second 26 input transistor of the differential amplifier of the error signal 9 is connected to the second 13 current output of the differential amplifier of the error signal 9.

Кроме этого, на чертеже фиг.2, в соответствии с п.3 формулы изобретения, дополнительный дифференциальный усилитель 15 содержит первый 28 и второй 29 входные транзисторы, эмиттеры которых соединены с источником опорного тока 30, база первого 28 входного транзистора соединена с инвертирующим входом 16 дополнительного дифференциального усилителя 15, база второго 29 входного транзистора соединена с неинвертирующим входом дополнительного дифференциального усилителя 15, коллектор первого 28 входного транзистора дополнительного дифференциального усилителя 15 соединен со вторым 21 токовым выходом дополнительного дифференциального усилителя 15, а коллектор второго 29 входного транзистора дополнительного дифференциального усилителя 15 соединен с первым 20 токовым выходом дополнительного дифференциального усилителя 15.In addition, in the drawing of FIG. 2, in accordance with claim 3, the additional differential amplifier 15 comprises first 28 and second 29 input transistors whose emitters are connected to a reference current source 30, the base of the first input transistor 28 is connected to an inverting input 16 additional differential amplifier 15, the base of the second 29 input transistor is connected to a non-inverting input of the additional differential amplifier 15, the collector of the first 28 input transistor of the additional differential amplifier the capacitor 15 is connected to the second 21 current output of the additional differential amplifier 15, and the collector of the second 29 input transistor of the additional differential amplifier 15 is connected to the first 20 current output of the additional differential amplifier 15.

В соответствии с п.4 формулы изобретения на чертеже фиг.2 резистивный делитель напряжения 6, включенный между выходом устройства 5 и общей шиной источников питания 22, содержит последовательно соединенные первый 23 и второй 24 вспомогательные резисторы, общий узел которых соединен с выходом 7 резистивного делителя напряжения 6.In accordance with paragraph 4 of the claims in FIG. 2, a resistive voltage divider 6, connected between the output of the device 5 and the common bus of the power supplies 22, contains first 23 and second 24 auxiliary resistors in series, the common node of which is connected to the output 7 of the resistive divider voltage 6.

Рассмотрим в сравнении работу СН (фиг.1 и фиг.2).Consider in comparison the operation of CH (Fig.1 and Fig.2).

Источник опорного напряжения 10 в СН (фиг.1), реализуемый, например, по классическим схемам Видлара или в виде традиционного стабилитрона, имеет две составляющие опорного напряженияThe source of the reference voltage 10 in SN (Fig. 1), implemented, for example, according to the classical Vidlar circuits or in the form of a traditional zener diode, has two components of the reference voltage

Uст(t)=Uст+uш,U st (t) = U st + u w ,

где Uст - постоянная составляющая напряжения на источнике опорного напряжения 10;where U article - a constant component of the voltage at the source of the reference voltage 10;

uш<<Uст - некоторое переменное напряжение, связанное с наличием шумов, различных помех, наводок и т.п. на источнике опорного напряжения 10.u w << U st - some alternating voltage associated with the presence of noise, various noise, interference, etc. at the reference voltage source 10.

В стабилизаторе - прототипе (фиг.1) выходное напряжение uвых(t)=u5(t) связано с напряжением Uст(t) на источнике опорного напряжения известным соотношениемIn the stabilizer - the prototype (Fig. 1), the output voltage u o (t) = u 5 (t) is connected with the voltage U st (t) at the reference voltage source by a known relation

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- коэффициент передачи резистивного делителя напряжения 6;Where
Figure 00000002
- transmission coefficient of the resistive voltage divider 6;

Т - петлевое усиление стабилизатора.T - loop stabilizer gain.

ПричемMoreover

Figure 00000003
Figure 00000003

где Rн.экв - эквивалентное сопротивление цепи нагрузки в узле 5;where R n.eq - equivalent resistance of the load circuit in node 5;

Ki2, Ki3 - коэффициенты передачи по току регулирующего элемента 1 по первому 2 инвертирующему и второму 3 неинвертирующему входам;K i2 , K i3 - current transfer coefficients of the regulating element 1 at the first 2 inverting and second 3 non-inverting inputs;

h11.25=h11.26 - h-параметры транзисторов 25 и 26 в схеме с общей базой (h11.25=h11.26=20÷50 Ом).h 11.25 = h 11.26 - h-parameters of transistors 25 and 26 in a circuit with a common base (h 11.25 = h 11.26 = 20 ÷ 50 Ohms).

Если Т>>1, что обеспечивается Ki2>>1, Ki3>>1, тоIf T >> 1, which is ensured by K i2 >> 1, K i3 >> 1, then

Figure 00000004
Figure 00000004

Следовательно, в первом приближении переменная (шумовая) составляющая выходного напряжения СН (фиг.1) в N1 раз больше, чем напряжение шумов uш источника опорного напряжения 10, гдеTherefore, in a first approximation, the variable (noise) component of the output voltage SN (Fig. 1) is N 1 times greater than the noise voltage u w of the reference voltage source 10, where

Figure 00000005
Figure 00000005

Для уменьшения напряжения шумов на выходе СН (фиг.1), как правило, вводится корректирующая емкость 14, эквивалентная постоянная времени которойTo reduce the voltage of noise at the output of the SN (Fig. 1), as a rule, a correction capacitance 14 is introduced, the equivalent time constant of which

Figure 00000006
Figure 00000006

где С14 - емкость конденсатора 14.where C 14 is the capacitance of the capacitor 14.

Как следует из (5), для получения больших значений τ14, т.е. эффективного подавления низкочастотных помех и шумов, приходится выбирать достаточно большие значения емкости конденсатора 14 (С14), так как Rн.экв(1+Т)-1→0. Во многих случаях это неприемлемо, так как из-за существенных геометрических размеров конденсатора 14 он не всегда может располагаться на подложке «системы на кристалле» и/или « системы в корпусе». От данного недостатка в значительной мере свободна заявляемая схема СН (фиг.2).As follows from (5), to obtain large values of τ 14 , i.e. effective suppression of low-frequency interference and noise, it is necessary to choose a sufficiently large value of the capacitance of the capacitor 14 (C14), since R n.Eq (1 + T) -1 → 0. In many cases, this is unacceptable, because due to the significant geometric dimensions of the capacitor 14, it can not always be located on the substrate of the "system on a chip" and / or "system in a case". From this disadvantage is largely free of the claimed scheme of CH (figure 2).

Рассмотрим далее ее работу. Будем считать, что постоянная времени конденсатора 14 в схеме фиг.2 выбрана такой, что в анализируемом частотном диапазоне шумов (помех, наводок) напряжение

Figure 00000007
между входами 16 и 18 дополнительного дифференциального усилителя 15 равно напряжению шумов uш между входами 11 и 8 дифференциального усилителя сигнала рассогласования 9, т.е.
Figure 00000008
, что легко реализовать на практике.Let us further consider her work. We assume that the time constant of the capacitor 14 in the circuit of figure 2 is selected such that in the analyzed frequency range of noise (interference, interference) voltage
Figure 00000007
between the inputs 16 and 18 of the additional differential amplifier 15 is equal to the noise voltage u w between the inputs 11 and 8 of the differential amplifier of the error signal 9, i.e.
Figure 00000008
that is easy to put into practice.

В этом случае входные токи i2 и i3 управляющих входов 2 и 3 регулирующего элемента 1In this case, the input currents i 2 and i 3 of the control inputs 2 and 3 of the control element 1

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

гдеWhere

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Если обеспечить равенства h11.25=h11.26=h11.29=h11.28, то на входах 2 и 3 и, следовательно, на выходе СН 5 будет отсутствовать переменное напряжение шума, связанное с шумом источника опорного напряжения 10. В то же время для постоянной составляющей выходного напряжения СН справедливо уравнениеIf we ensure the equalities h 11.25 = h 11.26 = h 11.29 = h 11.28 , then at inputs 2 and 3 and, therefore, at the output of CH 5, there will be no alternating noise voltage associated with the noise of the reference voltage source 10. At the same time, for the DC component CH output voltage is true equation

Figure 00000013
Figure 00000013

так как дополнительный усилитель 15 не влияет на работу схемы в статическом режиме.since the additional amplifier 15 does not affect the operation of the circuit in static mode.

Таким образом, в заявляемой схеме (фиг.2) обеспечивается подавление переменных шумов, помех и наводок, присутствующих в выходном напряжении опорного источника 10. При этом диапазон частот, в котором это подавление обеспечивается, зависит от численных значений постоянной времени τ14=R19C14. Учитывая, что резистор 19 (R19) может иметь значения сопротивлений в единицы-десятки кОм, можно сделать вывод о том, что численные значения емкости конденсатора 14, обеспечивающего эффективное подавление шумов uш в заданном диапазоне частот, в заявляемой схеме в Nc раз меньше, чем в СН-прототипе, гдеThus, in the inventive circuit (figure 2) provides the suppression of variable noise, interference and interference present in the output voltage of the reference source 10. Moreover, the frequency range in which this suppression is provided depends on the numerical values of the time constant τ 14 = R 19 C 14 Given that the resistor 19 (R19) can have resistance values of several tens of ohms, we can conclude that the numerical values of the capacitor 14, which provides effective noise suppression u w in a given frequency range, in the claimed circuit is N c times smaller than in the CH prototype, where

Figure 00000014
Figure 00000014

Следовательно, при одинаковых значениях емкости конденсатора 14 (С14) в схемах фиг.1 и фиг.2 предлагаемое устройство обеспечивает более эффективное подавление шумов ИОН (10).Therefore, with the same capacitance values of the capacitor 14 (C14) in the circuits of FIG. 1 and FIG. 2, the proposed device provides more efficient suppression of ION noise (10).

Данные выводы подтверждаются результатами компьютерного моделирования, представленными на чертежах фиг.4-фиг.8.These findings are confirmed by the results of computer simulations presented in the drawings of FIGS. 4 to 8.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор напряжения имеет малый уровень выходных шумов при сравнительно небольших значениях емкости корректирующего конденсатора, который может быть реализован в виде интегрального элемента «системы на кристалле» и/или «системы в корпусе».Thus, the proposed voltage stabilizer has a low level of output noise at relatively small values of the capacitance of the correction capacitor, which can be implemented as an integral element of a “system on a chip” and / or “system in a case”.

ЛитератураLiterature

1. Патентная заявка US 2009/027032, fig.2, fig.7.1. Patent application US 2009/027032, fig. 2, fig. 7.

2. Патент US №5.929.623.2. US patent No. 5.929.623.

3. Патент US №3.946.303, fig.6.3. US patent No. 3.946.303, fig.6.

4. Патент US №7.847.645, fig.2.4. US patent No. 7.847.645, fig.2.

5. Патентная заявка US 2007/0188228, fig.4.5. Patent application US 2007/0188228, fig. 4.

6. Патент US №4.254.372.6. US patent No. 4.254.372.

7. Патент US №5.929.623.7. US patent No. 5.929.623.

8. Патент RU 2117982, фиг.1.8. Patent RU 2117982, figure 1.

9. Патент WO 2010/028430 A1, fig.2.9. Patent WO 2010/028430 A1, fig. 2.

10. Патент US №4.341.990.10. US patent No. 4.341.990.

11. Полянин К.П. Интегральные стабилизаторы напряжения. - М.: Энергия, 1979. - С.138. - Рис.5.8.11. Polyanin K.P. Integrated voltage stabilizers. - M .: Energy, 1979. - P.138. - Fig. 5.8.

Claims (4)

1. Стабилизатор напряжения с малым уровнем шумов, содержащий регулирующий элемент (1) с инвертирующим (2) и неинвертирующим (3) управляющими входами и выходом (4), соединенным с выходом (5) устройства и входом резистивного делителя напряжения (6), выход (7) резистивного делителя напряжения связан с инвертирующим входом (8) дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9), источник опорного напряжения (10), подключенный к неинвертирующему входу (11) дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9), первый (12) токовый выход дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9), связанный с инвертирующим управляющим входом (2) регулирующего элемента (1), второй (13) токовый выход дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9), связанный с неинвертирующим входом (3) регулирующего элемента (1), корректирующий конденсатор (14), отличающийся тем, что в схему введен дополнительный дифференциальный усилитель (15), инвертирующий вход которого (16) соединен с неинвертирующим входом (11) дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9) через первый (17) резистор, а неинвертирующий вход (18) соединен с источником опорного напряжения (10) через второй (19) резистор, первый (20) токовый выход дополнительного дифференциального усилителя (15) соединен с инвертирующим входом (2) регулирующего элемента (1), второй (21) токовый выход дополнительного дифференциального усилителя (15) соединен с неинвертирующим входом (3) регулирующего элемента (1), причем корректирующий конденсатор (14) включен между неинвертирующим входом (18) дополнительного дифференциального усилителя (15) и общей шиной источника питания (22).1. A voltage regulator with a low noise level, containing a control element (1) with inverting (2) and non-inverting (3) control inputs and output (4) connected to the output (5) of the device and the input of the resistive voltage divider (6), output (7) a resistive voltage divider is connected to the inverting input (8) of the differential amplifier of the error signal (9), a reference voltage source (10) connected to the non-inverting input (11) of the differential amplifier of the error signal (9), the first (12) current output is differentially mismatch signal amplifier (9), connected to the inverting control input (2) of the regulating element (1), the second (13) current output of the differential mismatch signal amplifier (9), connected to the non-inverting input (3) of the regulating element (1), correcting capacitor (14), characterized in that an additional differential amplifier (15) is introduced into the circuit, the inverting input of which (16) is connected to the non-inverting input (11) of the differential error signal amplifier (9) through the first (17) resistor, and non-inverting The input (18) is connected to the voltage reference source (10) through the second (19) resistor, the first (20) current output of the additional differential amplifier (15) is connected to the inverting input (2) of the control element (1), and the second (21) current the output of the additional differential amplifier (15) is connected to the non-inverting input (3) of the regulating element (1), and the correction capacitor (14) is connected between the non-inverting input (18) of the additional differential amplifier (15) and the common bus of the power source (22). 2. Стабилизатор напряжения с малым уровнем шумов по п.1, отличающийся тем, что дифференциальный усилитель сигнала рассогласования (9) содержит первый (25) и второй (26) входные транзисторы, эмиттеры которых соединены с источником опорного тока (27), база первого (25) входного транзистора соединена с неинвертирующим входом (11) дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9), база второго (26) входного транзистора соединена с инвертирующим входом дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9), коллектор первого (25) входного транзистора дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9) соединен с первым (12) токовым выходом дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9), а коллектор второго (26) входного транзистора дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9) соединен со вторым (13) токовым выходом дифференциального усилителя сигнала рассогласования (9).2. The voltage regulator with a low noise level according to claim 1, characterized in that the differential amplifier of the error signal (9) contains the first (25) and second (26) input transistors, the emitters of which are connected to the reference current source (27), the base of the first (25) the input transistor is connected to a non-inverting input (11) of the differential amplifier of the error signal (9), the base of the second (26) input transistor is connected to the inverting input of the differential amplifier of the error signal (9), the collector of the first (25) input transistor and the differential amplifier of the error signal (9) is connected to the first (12) current output of the differential amplifier of the error signal (9), and the collector of the second (26) input transistor of the differential amplifier of the error signal (9) is connected to the second (13) current output of the differential signal amplifier mismatches (9). 3. Стабилизатор напряжения с малым уровнем шумов по п.1, отличающийся тем, что дополнительный дифференциальный усилитель (15) содержит первый (28) и второй (29) входные транзисторы, эмиттеры которых соединены с источником опорного тока (30), база первого (28) входного транзистора соединена с инвертирующим входом (16) дополнительного дифференциального усилителя (15), база второго (29) входного транзистора соединена с неинвертирующим входом дополнительного дифференциального усилителя (15), коллектор первого (28) входного транзистора дополнительного дифференциального усилителя (15) соединен со вторым (21) токовым выходом дополнительного дифференциального усилителя (15), а коллектор второго (29) входного транзистора дополнительного дифференциального усилителя (15) соединен с первым (20) токовым выходом дополнительного дифференциального усилителя (15).3. The voltage regulator with a low noise level according to claim 1, characterized in that the additional differential amplifier (15) contains the first (28) and second (29) input transistors, the emitters of which are connected to a reference current source (30), the base of the first ( 28) the input transistor is connected to the inverting input (16) of the additional differential amplifier (15), the base of the second (29) input transistor is connected to the non-inverting input of the additional differential amplifier (15), the collector of the first (28) input transistor of the additional differential ential amplifier (15) connected to the second (21) current output differential amplifier (15) and second collector (29) of the additional differential amplifier input transistor (15) connected to the first (20) an additional current output differential amplifier (15). 4. Стабилизатор напряжения с малым уровнем шумов по п.1, отличающийся тем, что резистивный делитель напряжения (6), включенный между выходом устройства (5) и общей шиной источников питания (22), содержит последовательно соединенные первый (23) и второй (24) вспомогательные резисторы, общий узел которых соединен с выходом (7) резистивного делителя напряжения. 4. A voltage regulator with a low noise level according to claim 1, characterized in that the resistive voltage divider (6), connected between the output of the device (5) and the common bus of the power sources (22), contains in series the first (23) and the second ( 24) auxiliary resistors, the common node of which is connected to the output (7) of the resistive voltage divider.
RU2012113599/08A 2012-04-06 2012-04-06 Voltage stabiliser with low noise level RU2479007C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012113599/08A RU2479007C1 (en) 2012-04-06 2012-04-06 Voltage stabiliser with low noise level

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012113599/08A RU2479007C1 (en) 2012-04-06 2012-04-06 Voltage stabiliser with low noise level

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2479007C1 true RU2479007C1 (en) 2013-04-10

Family

ID=49152405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012113599/08A RU2479007C1 (en) 2012-04-06 2012-04-06 Voltage stabiliser with low noise level

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2479007C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU896608A1 (en) * 1980-05-05 1982-01-07 Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова(Ленина) Dc voltage stabilizer
SU1118983A1 (en) * 1983-07-07 1984-10-15 Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова /Ленина/ D.c.voltage stabilizer
SU1283729A1 (en) * 1985-07-10 1987-01-15 Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) D.c.voltage stabilezer
US20090027032A1 (en) * 2007-07-27 2009-01-29 Klaus Zametzky Circuit arrangment for the temperature-dependent regulation of a load current

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU896608A1 (en) * 1980-05-05 1982-01-07 Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова(Ленина) Dc voltage stabilizer
SU1118983A1 (en) * 1983-07-07 1984-10-15 Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова /Ленина/ D.c.voltage stabilizer
SU1283729A1 (en) * 1985-07-10 1987-01-15 Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) D.c.voltage stabilezer
US20090027032A1 (en) * 2007-07-27 2009-01-29 Klaus Zametzky Circuit arrangment for the temperature-dependent regulation of a load current

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gupta et al. OTRA-based grounded-FDNR and grounded-inductance simulators and their applications
De Marcellis et al. A CCII‐based wide frequency range square waveform generator
Pandey et al. Single VDTA based dual mode single input multioutput biquad filter
Pandey et al. Current mode full-wave rectifier based on a single MZC-CDTA
JPWO2014185294A1 (en) Inductor simulation method, inductor simulation apparatus and method of using the same
JP2012156700A (en) Error amplification circuit and switching regulator
Pandey et al. New topologies of lossless grounded inductor using OTRA
Kapoulea et al. Realizations of simple fractional-order capacitor emulators with electronically-tunable capacitance
RU2479007C1 (en) Voltage stabiliser with low noise level
RU2380824C1 (en) Alternating current amplifier with controlled amplification
Pushkar et al. Single-resistance-controlled sinusoidal oscillator using single VD-DIBA
Mathad Low frequency filter design using operational transconductance amplifier
Prasad et al. Electronically controllable sinusoidal oscillator employing CMOS VD-DIBAs
Gupta et al. New OTRA-based generalized impedance simulator
Sotner et al. Practically implemented electronically controlled CMOS voltage differencing current conveyor
Ibrahim et al. Sinusoidal signal generation through successive integration
Tangsrirat et al. SFG synthesis of general n th-order allpole voltage transfer functions using VDBAs and grounded capacitors
Srivastava Novel electronically controllable grounded series/parallel lossy inductor simulator configurations.
RU2428736C1 (en) Shaping device of bipolar reference voltage with reduced noise level
Li RC oscillators based on high‐Q frequency‐selecting network
RU2390919C1 (en) Controlled ac amplifier
RU2475942C1 (en) Broadband differential amplifier
RU2441316C1 (en) Differential amplifier with low supply voltage
RU2421888C1 (en) Differential amplifier
RU2645867C1 (en) Measuring bridge with increase speed of response

Legal Events

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

Effective date: 20140407