[发明专利]一种用普通运算放大器设计的高电压大功率放大电路

说明书

本发明涉及测试测量、计算机、通讯等领域的信号调理，为一种利用普通运算放大器提高电路增益、增大输出电压及功率的放大电路。一种用普通运算放大器设计的高电压大功率放大电路，包括依次连接的低压控制单元、高压驱动单元、高压大功率输出单元以及输出反馈单元，所述的输出反馈单元与低压控制单元连接。本发明低压控制单元通过普通运算放大器实现输出电压及功率的控制与调节；高压驱动单元直接控制高压大功率输出单元输出端的电压和电流；高压大功率输出单元实现提高了输出功率量级、电压摆率及电压范围；输出反馈单元将高压大功率输出单元输出端高压信号通过分压后反馈到输入端，实现输入控制信号对输出端电压和响应速度的调节。

技术领域

本发明涉及测试测量、计算机、通讯等领域的信号调理，为一种利用普通运算放大器提高电路增益、增大输出电压及功率的放大电路。

背景技术

在测试测量、计算机、通讯等领域都需要对信号进行调理，调理电路中使用最多的就是集成运算放大器，目前集成运算放大器最大供电电压普遍不高，输出功率有限，对电路设计造成了一定的局限性；另外集成运算放大器在信号高增益放大时，通常它的输出级会产生瞬时饱和或截止现象，即瞬时工作到非线性区域，因而运算放大器内部常会增加补偿电容，当增加补偿电容后运算放大器的频率响应、瞬态响应和转换速率受到影响。

由于运算放大器输出电压范围做不高，输出功率也无法做到很大，但在某些应用领域中，需要调理后输出电压和功率较大；应用需要和器件之间的这一矛盾给目前的设计带来了极大的不便和阻碍。

发明内容

针对以上集成运算放大器的自身局限性和应用需要，本发明提出一种利用普通运算放大器实现高电压大功率放大电路。通过运算放大器及外围电路构建低压控制电路和高压输出电路，提高电路的增益，将小信号放大到超过运算放大器供电电压和输出功率的高电压大功率输出信号。

本发明的技术方案在于：

一种用普通运算放大器设计的高电压大功率放大电路，包括依次连接的低压控制单元、高压驱动单元、高压大功率输出单元以及输出反馈单元，所述的输出反馈单元与低压控制单元连接；

其中，低压控制单元通过普通运算放大器控制高压驱动单元中流过两个三极管的电流大小，利用其负反馈特性实现输出电压及功率的控制与调节；高压驱动单元直接控制高压大功率输出单元输出端的电压和电流；高压大功率输出单元由MOSFET管或三极管构成，实现输出电压和功率的提升，提高了输出功率量级、电压摆率及电压范围；输出反馈单元将高压大功率输出单元输出端高压信号通过精确分压后反馈到输入端，实现输入控制信号对输出端电压和响应速度的调节。

所述的低压控制单元包括低电压供电的运算放大器U1A、三极管Q1、三极管Q2以及若干电阻；运算放大器U1A连接有电源；所述三极管Q1的基极通过电阻R14连接运算放大器U1A的输出端，三极管Q2的基极通过电阻R13连接运算放大器的输出端，三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极之间依次连接有电阻R11和电阻R10，三极管Q1的集电极通过电阻R2连接电源；三极管Q2的集电极通过电阻R1连接电源。

所述的高压驱动单元包括第一驱动输出单元以及第二驱动输出单元，第一驱动输出单元包括三极管Q4、电容C3以及电阻R6，电容C3以及电阻R6均与三极管Q4的集电极相连；第二驱动输出单元包括三极管Q3、电容C2以及电阻R5；电容C2以及电阻R5均与三极管Q3的集电极相连；三极管Q4和三极管Q3的基极之间通过依次连接的二极管D3以及二极管D4连接，二极管D3的负极与二极管D4的正极同时与电阻R10和电阻R11相连，三极管Q3的发射极连接三极管Q1的集电极，三极管Q4的发射极连接三极管Q2的集电极；电容C2、电阻R5、电容C3以及电阻R6的另一端均连接电源。