一種同相雙極性高壓比例放大電路的製作方法
2023-09-22 03:04:35
專利名稱：一種同相雙極性高壓比例放大電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一种放大電路，特別涉及一種同相雙極性高壓比例放大電路，屬於半導體器件領域。
背景技術：
在一些應用領域如核磁共振、電子束偏轉等裝置中需要較高的掃描電壓(數百伏以上)，且要求線性度很好，目前高壓集成運算放大器最大輸出峰值電壓只能在150V以內，且製造成本高，依賴進口。如:已檢索到美國APEX公司推出的PA42型高電壓集成運算放大器其最高供電電壓為±175V，最大輸出電壓峰值為150V，這已是當今最高水平的高壓集成運放產品了。在需要更高掃描電壓的情況下，設計一套高壓比例放大器電路絕非易事。若能利用市場上現有的技術成熟、價格低廉的低壓小信號集成運算放大器驅動高壓晶體三極體，由高壓晶體三極體輸出高電壓信號，則不失為一種經濟實用的電路方案，因為高壓晶體三極體技術也已很成熟且造價不高。
發明內容
針對現有技術中放大電路存在的上述問題，本發明提供一種集成運算放大器和晶體三極體構成的同相雙極性高壓比例放大器電路，據此電路可實現將輸入的交流或直流小信號電壓線性地放大到高電壓輸出，廣泛應用於掃描隧道顯微鏡、掃描探針顯微鏡、磁阻效應測試儀等各種自動測量儀表，也可以用於核磁共振、等離子體探針測試等多種領域。本發明的技術方案是:
一種同相雙極性高壓比例放大電路，包括第一低壓集成運算放大器、第二低壓集成運算放大器、NPN型高壓晶體三極體、PNP型高壓晶體三極體、射極電流信號取樣電阻、負載、第一高壓電源、第二高壓電源；第一低壓集成運算放大器構成反相器；第二低壓集成運算放大器構成信號跟隨器；NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體構成推輓輸出器；射極電流信號取樣電阻的一端連接於NPN型高壓晶體三極體發射極和PNP型高壓晶體三極體發射極，另一端接公共端，第一高壓電源的負端連接於第二高壓電源的正端，二者的連接端作為高壓輸出端子，負載連接於高壓輸出端子和公共端之間。進一步，所述第一低壓集成運算放大器，其輸出信號電壓相位與輸入信號電壓相位相反，其輸出信號電壓幅度與輸入信號電壓幅度相等，其輸出信號送至第二低壓集成運算放大器。進一步，所述第二低壓集成運算放大器，其輸出端連接到NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體的基極上，並從NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體的射極電流信號取樣電阻上取出信號反饋給本級運算放大器，射極電流信號取樣電阻上的信號幅度與本級運算放大器的輸入信號幅度相等、相位相同。進一步，所述NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體，NPN型高壓晶體三極體的集電極連接於高壓電源的正端，PNP型高壓晶體三極體的集電極連接於高壓電源的負端，NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體的發射極共同並接於射極電流信號取樣電阻。本發明的有益效果是:
本發明基於兩級通用低壓集成運算放大器和一對高壓晶體三極體(NPN型矽管和PNP娃管)構成一種同相雙極性高壓比例放大電路，輸入信號範圍:0—士5V,輸出可達正負數百伏電壓。第一級低壓集成運算放大器擔任小信號反相器，第二級低壓集成運算放大器擔任深度電流負反饋跟隨器，末級有一隻NPN型矽晶體三極體和一隻PNP型矽晶體三極體組成推挽放大。電路中引入了深度電流負反饋，保證了輸出電壓的優良線性度。電路中低壓元件始終工作於低電壓迴路，安全，輸入和輸出共地，無需電位隔離。合理的電路方案決定了電路成本低廉、易於實施。如需改變輸出高壓，僅需改變某特定電阻阻值、晶體三極體耐壓參數以及提供合適的高壓電源即可，無需改動低壓迴路元器件參數和電路結構。因此本發明並不限定電路的輸出高壓值，而是由實施者根據實際需要的高壓值配置上述器件參數。
圖1是本發明一種同相雙極性高壓比例放大電路的原理 圖2是輸出±500V電壓的同相雙極性高壓比例放大電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。本發明一種同相雙極性高壓比例放大電路，包括第一低壓集成運算放大器、第二低壓集成運算放大器、NPN型高壓晶體三極體、PNP型高壓晶體三極體、射極電流信號取樣電阻、負載、第一高壓電源、第二高壓電源。第一低壓集成運算放大器構成反相器，其輸出信號電壓相位與輸入信號電壓相位相反，其輸出信號電壓幅度與輸入信號電壓幅度相等，其輸出信號送至第二低壓集成運算放大器。第二低壓集成運算放大器構成信號跟隨器，其輸出端連接到NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體的基極上，並從NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體的射極電流信號取樣電阻上取出信號反饋給本級運算放大器，射極電流信號取樣電阻上的信號幅度與本級運算放大器的輸入信號幅度相等、相位相同。NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體構成推輓輸出器，NPN型高壓晶體三極體的集電極連接於高壓電源的正端，PNP型高壓晶體三極體的集電極連接於高壓電源的負端，NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體的發射極共同並接於射極電流信號取樣電阻。射極電流信號取樣電阻的一端連接於NPN型高壓晶體三極體發射極和PNP型高壓晶體三極體發射極，另一端接公共端，第一高壓電源的負端連接於第二高壓電源的正端，二者的連接端作為高壓輸出端子，負載連接於高壓輸出端子和公共端之間。本發明一種同相雙極性高壓比例放大電路原理如圖1所示，U1B、UB2為通用集成運算放大器，T1、T2為高壓晶體三極體，R4為射極電阻，R5為負載電阻。UlB接成反相器形式，根據運算放大器工作原理，在該電路中有:
權利要求
1.一種同相雙極性高壓比例放大電路，其特徵在於:包括第一低壓集成運算放大器、第二低壓集成運算放大器、NPN型高壓晶體三極體、PNP型高壓晶體三極體、射極電流信號取樣電阻、負載、第一高壓電源、第二高壓電源；第一低壓集成運算放大器構成反相器;第二低壓集成運算放大器構成信號跟隨器；NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體構成推輓輸出器；射極電流信號取樣電阻的一端連接於NPN型高壓晶體三極體發射極和PNP型高壓晶體三極體發射極，另一端接公共端，第一高壓電源的負端連接於第二高壓電源的正端，二者的連接端作為高壓輸出端子，負載連接於高壓輸出端子和公共端之間。
2.根據權利要求1所述的一種同相雙極性高壓比例放大電路，其特徵在於:所述第一低壓集成運算放大器，其輸出信號電壓相位與輸入信號電壓相位相反，其輸出信號電壓幅度與輸入信號電壓幅度相等，其輸出信號送至第二低壓集成運算放大器。
3.根據權利要求1所述的一種同相雙極性高壓比例放大電路，其特徵在於:所述第二低壓集成運算放大器，其輸出端連接到NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體的基極上，並從NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體的射極電流信號取樣電阻上取出信號反饋給本級運算放大器，射極電流信號取樣電阻上的信號幅度與本級運算放大器的輸入信號幅度相等、相位相同。
4.根據權利要求1所述的一種同相雙極性高壓比例放大電路，其特徵在於:所述NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體，NPN型高壓晶體三極體的集電極連接於高壓電源的正端，PNP型高壓晶體三極體的集電極連接於高壓電源的負端，NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體的發射極共同並接於射極電流信號取樣電阻。
全文摘要
本發明公開了一種同相雙極性高壓比例放大電路，包括第一低壓集成運算放大器、第二低壓集成運算放大器、NPN型高壓晶體三極體、PNP型高壓晶體三極體、射極電流信號取樣電阻、負載、第一高壓電源、第二高壓電源。第一低壓集成運算放大器構成反相器；第二低壓集成運算放大器構成信號跟隨器；NPN型高壓晶體三極體和PNP型高壓晶體三極體構成推輓輸出器；取樣電阻的一端連接於兩隻高壓晶體三極體發射極，另一端接公共端，第一高壓電源的負端連接於第二高壓電源的正端，二者的連接端作為高壓輸出端子，負載連接於高壓輸出端子和公共端之間。本發明電路原理簡約清晰、易於實施和重現，解決了實際應用中的高壓比例放大器的設計難度問題。
文檔編號H03F3/68GK103199809SQ20131009376
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月22日 優先權日2013年3月22日
發明者姚廣平, 董琦 申請人:常州大學