一种抑制电源纹波噪声信号的方法及系统与流程

本发明属于信号处理，具体涉及一种抑制电源纹波噪声信号的方法及系统。

背景技术：

1、电源纹波是由开关管不断开关或者由其他电源输入而来，纹波频率与电源开关频率相同，波形存在一定规律性，频率为几百khz；电源噪声为叠加在纹波之上的高频成分的电磁干扰，频率在几十khz到几十mhz，频率与幅度都不固定，具有随机性、干扰强等特点。

2、当今对图像质量要求越来越高、锁相环时钟相位噪声指标要求不断提高，并且ate测试机中的dps/rvs输出电平精度要求越来越高的趋势下，电源纹波噪声指标已成为这些应用领域中指标提升的一个关键限制点与瓶颈。

3、改善电路系统中的电源纹波噪声的现有常规方法包括优化电源模块输出电感电容、优化pcb布局布线、调整电源开关频率、改善电源反馈，以及接收芯片增加一定规格的去耦电容等。

4、但是，现有技术中的方法仍然存在缺陷，比如：增大电感电容值可能限制输出电流，导致动态响应恶化；调整电源开关频率需要更换更大的电感、电容值，影响电路面积，或是增加开关管开关损耗缩短开关管寿命；改善电源反馈在高密单板下的走线优化程度有限；接收芯片可增加的去耦电容数量有限。这些方法在不同程度的受限于电容电感、电源开关管、pcb布局、器件pin脚密度限制，因此对电源纹波和噪声改善作用极其有限。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种抑制电源纹波噪声信号的方法，所述方法包括：

2、对电源发送的信号采样以得到电源纹波噪声信号，处理所述电源纹波噪声信号；

3、将所述电源纹波噪声信号分离为纹波信号和噪声信号；

4、分别对所述纹波信号和所述噪声信号进行处理，获得与所述纹波信号幅度相同、相位相反的第一信号和与所述噪声信号幅度相同、相位相反的第二信号；

5、将所述第一信号和所述第二信号导入所述电源发送的信号，以抑制所述电源纹波噪声信号。

6、具体地，所述处理所述电源纹波噪声信号包括：

7、通过耦合电容去除直流电平信号后，利用低噪声放大器放大所述电源纹波噪声信号，并通过高精度模数转换器对放大后的所述电源纹波噪声信号通过进行模数转换。

8、具体地，所述将电源纹波噪声信号分离为纹波信号和噪声信号包括：

9、预设时间间隔，获得所述电源纹波噪声信号的纹波波形在每个所述时间间隔内的最大变化幅度：

10、记录所述电源纹波噪声信号在每个所述时间间隔内幅度值变化量的幅度值信息和相位值信息，以得到所述纹波信号：

11、记录所述电源纹波噪声信号在每个所述时间间隔内幅度值变化量的幅度值信息和相位值信息，以得到所述噪声信号。

12、进一步地，在得到所述噪声信号后，对所述噪声信号进行处理，获得相较于所述噪声信号的幅度、相位更加逼近所述电源的实际噪声幅度、相位的幅度参数和相位参数，并以所述幅度参数和所述相位参数作为所述噪声信号的参数。

13、具体地，所述分别对所述纹波信号和所述噪声信号进行处理，获得与所述纹波信号幅度相同、相位相反的第一信号和与所述噪声信号幅度相同、相位相反的第二信号包括：

14、通过高精度数模转换器，将所述纹波信号转换为与所述纹波信号幅度相同、相位相反的所述第一信号，将所述噪声信号转换为与所述噪声信号幅度相同、相位相反的所述第二信号。

15、本发明还提出了一种抑制电源纹波噪声信号的系统，用于实现如前文所述的方法，所述系统包括：

16、获取模块，用于对电源发送的信号采样以得到电源纹波噪声信号，处理所述电源纹波噪声信号；

17、分离模块，用于将所述电源纹波噪声信号分离为纹波信号和噪声信号；

18、处理模块，用于分别对所述纹波信号和所述噪声信号进行处理，获得与所述纹波信号幅度相同、相位相反的第一信号和与所述噪声信号幅度相同、相位相反的第二信号；

19、导入模块，用于将所述第一信号和所述第二信号导入所述电源发送的信号，以抑制所述电源纹波噪声信号。

20、具体地，所述获取模块包括：

21、采样模块，用于对电源发送的信号采样以得到电源纹波噪声信号；所述采样单元设置于靠近接收所述电源发送的信号的接收器件的一端；

22、耦合电容，用于去除直流电平信号；

23、低噪声放大器，用于放大所述电源纹波噪声信号；

24、高精度模数转换器，用于对放大后的所述电源纹波噪声信号通过进行模数转换。

25、具体地，所述分离模块包括：

26、数据处理模块，用于预设时间间隔，获得所述电源纹波噪声信号的纹波波形在每个所述时间间隔内的最大变化幅度；

27、第一记录模块，用于记录所述电源纹波噪声信号在每个所述时间间隔内幅度值变化量的幅度值信息和相位值信息，以得到所述纹波信号；

28、第二记录模块，用于记录所述电源纹波噪声信号在每个所述时间间隔内幅度值变化量的幅度值信息和相位值信息，以得到所述噪声信号。

29、进一步地，所述分离模块还包括：

30、噪声参数模块，用于在得到所述噪声信号后，对所述噪声信号进行处理，获得相较于所述噪声信号的幅度、相位更加逼近所述电源的实际噪声幅度、相位的幅度参数和相位参数，并以所述幅度参数和所述相位参数作为所述噪声信号的参数。

31、具体地，所述处理模块包括：

32、第一高精度数模转换器，用于将所述纹波信号转换为与所述纹波信号幅度相同、相位相反的所述第一信号；

33、第二高精度数模转换器，用于将所述噪声信号转换为与所述噪声信号幅度相同、相位相反的所述第二信号。

34、本发明至少具有以下有益效果：

35、本发明提出的方法对电源纹波和噪声具有明显的改善效果，使电源纹波噪声能够得到充分抑制，改善后的电源纹波和噪声能从现有的mv级别减小到uv，对于图像传感器采集信噪比的提升、锁相环输出参考时钟相位噪声指标等方面性能提升是一个质的突破。

36、以此，本发明提供了一种抑制电源纹波噪声信号的方法及系统，本发明提出的方法突破了现有技术中电源纹波噪声改善中存在的缺陷与限制，解决了电源噪声随机性高、难以改善的痛点，具备对电源纹波和噪声双重高抑制的效果，使电源纹波噪声处理的指标实现了质的提升。

技术特征：

1.一种抑制电源纹波噪声信号的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的抑制电源纹波噪声信号的方法，其特征在于，所述处理所述电源纹波噪声信号包括：

3.根据权利要求1所述的抑制电源纹波噪声信号的方法，其特征在于，所述将电源纹波噪声信号分离为纹波信号和噪声信号包括：

4.根据权利要求3所述的抑制电源纹波噪声信号的方法，其特征在于，在得到所述噪声信号后，对所述噪声信号进行处理，获得相较于所述噪声信号的幅度、相位更加逼近所述电源的实际噪声幅度、相位的幅度参数和相位参数，并以所述幅度参数和所述相位参数作为所述噪声信号的参数。

5.根据权利要求1或4所述的抑制电源纹波噪声信号的方法，其特征在于，所述分别对所述纹波信号和所述噪声信号进行处理，获得与所述纹波信号幅度相同、相位相反的第一信号和与所述噪声信号幅度相同、相位相反的第二信号包括：

6.一种抑制电源纹波噪声信号的系统，其特征在于，所述系统包括：

7.根据权利要求6所述的抑制电源纹波噪声信号的系统，其特征在于，所述获取模块包括：

8.根据权利要求6所述的抑制电源纹波噪声信号的系统，其特征在于，所述分离模块包括：

9.根据权利要求8所述的抑制电源纹波噪声信号的系统，其特征在于，所述分离模块还包括：

10.根据权利要求6或9所述的抑制电源纹波噪声信号的系统，其特征在于，所述处理模块包括：

技术总结
本发明提供了一种抑制电源纹波噪声信号的方法及系统，方法包括对电源发送的信号采样以得到电源纹波噪声信号，处理电源纹波噪声信号，将电源纹波噪声信号分离为纹波信号和噪声信号，分别对纹波信号和噪声信号进行处理，获得与纹波信号幅度相同、相位相反的第一信号和与噪声信号幅度相同、相位相反的第二信号，将第一信号和第二信号导入电源发送的信号，以抑制电源纹波噪声信号。本发明提出的方法突破了现有技术中电源纹波噪声改善中存在的缺陷与限制，解决了电源噪声随机性高、难以改善的痛点，具备对电源纹波和噪声双重高抑制的效果，使电源纹波噪声处理的指标实现了质的提升。

技术研发人员：凌云,陈永
受保护的技术使用者：杭州加速科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13