求問通用放大器+高壓輸出級電路分析

ID:708584 · 發(fā)表于 2023-11-23 17:52

這個電路是通過一個通用運放放大電壓之后，再經(jīng)過分立元件構(gòu)建高壓輸出級將電壓放大到更高（±170V），求問這個高壓輸出級整體的原理是什么樣子的呢？各個三極管的作用是什么？
（這個是網(wǎng)上的電路，鏈接：急，求個高壓運算放大器，可以把電壓放大到150V左右的_百度知道 (baidu.com)）

ID:123289 · 發(fā)表于 2023-11-24 11:09

1、運放輸出范圍±15V。
2、信號從Q2的C極輸出，不會低于Q.B，不會高于VDD，范圍在-15V至180V。
3、Q7、Q8組成鏡像恒流源（理論上恒流源的內(nèi)阻=∞），IQ7e = IQ8e ≈IQ8c ,接在Q3的C極，當(dāng)作負載電阻。
信號從Q3的C極輸出，不會低于Q7.E，不會高于Q3.E，范圍在-180V至180V。
Q2作用：將輸出電壓從±15V轉(zhuǎn)移到-15V至VDD。
Q7、Q8作用：組成鏡像恒流源，做出一個∞的電阻，利于Q3放大。
Q3作用：將-15V至180V 轉(zhuǎn)移成±180V。

ID:883242 · 發(fā)表于 2023-11-24 14:10

Q2是放大電壓的核心器件，共射極放大器。

Q3是射隨器，只放大電流沒有電壓放大能力，增大負載驅(qū)動能力。

Q7Q8構(gòu)成恒流源，與Q3配合驅(qū)動負載，因為Q3只有“灌”電流能力，那么就需要Q7來“拉”電流。

還有一個至關(guān)重要的核心器件C1，因為插入Q2，環(huán)路增益過大，會把運放第二個極點拉到0dB以上，這個電路是非常不穩(wěn)定的，會自激振蕩，所以必須要用C1進行頻率補償，代價是系統(tǒng)動態(tài)性能變差，但是環(huán)路穩(wěn)定了。

ID:708584 · 發(fā)表于 2023-11-24 18:15

yzwzfyz 發(fā)表于 2023-11-24 11:09
1、運放輸出范圍±15V。
2、信號從Q2的C極輸出，不會低于Q.B，不會高于VDD，范圍在-15V至180V。
3、Q7、Q ...

謝謝大佬��！另外還有一個小問題，Q2在運放輸出正弦波負半周的時候不就截止了嘛，那負半周的電壓是通過并放大的呢

ID:708584 · 發(fā)表于 2023-11-24 18:17

Hephaestus 發(fā)表于 2023-11-24 14:10
Q2是放大電壓的核心器件，共射極放大器。

Q3是射隨器，只放大電流沒有電壓放大能力，增大負載驅(qū)動能力。 ...

謝謝老師！另外還有一個小問題，Q2在運放輸出正弦波負半周的時候不就截止了嘛，那負半周的電壓是通過并放大的呢。

ID:1034262 · 發(fā)表于 2023-11-24 20:41

上面是2級直流耦合放大，下面是恒流源做負載。

ID:883242 · 發(fā)表于 2023-11-24 20:46

3116363708 發(fā)表于 2023-11-24 18:17
謝謝老師！另外還有一個小問題，Q2在運放輸出正弦波負半周的時候不就截止了嘛，那負半周的電壓是通過并放 ...

負半周Q2沒有截止，而是在控制Q3吸收Q7電流的程度，讓Q7給RL輸出的負電流恰到好處。

你不要用開環(huán)的思路來考慮閉環(huán)問題。

ID:1101103 · 發(fā)表于 2023-11-25 01:40

通用放大器（Operational Amplifier，簡稱為Op-Amp）與高壓輸出級電路的分析涉及到兩個主要方面：通用放大器的特性和高壓輸出級電路的設(shè)計。
通用放大器的特性：

1.基本原理： Op-Amp是一種差分放大器，它具有兩個輸入端（非反饋端和反饋端）和一個輸出端。
2.放大倍數(shù)： Op-Amp的主要特性之一是具有非常高的開環(huán)放大倍數(shù)。在實際應(yīng)用中，通常需要將其作為差分放大器或比例放大器，并通過反饋電路將其放大倍數(shù)控制在需要的范圍內(nèi)。
3.輸入阻抗和輸入偏置電流： Op-Amp的輸入阻抗通常非常高，輸入偏置電流非常小。這些參數(shù)影響著電路的輸入特性。
4.共模抑制比（CMRR）： CMRR是衡量Op-Amp對共模信號的抑制能力。對于高精度應(yīng)用，CMRR通常需要很高。

高壓輸出級電路的設(shè)計：

5.輸出級負載：高壓輸出級電路需要能夠驅(qū)動負載，因此輸出級的設(shè)計需要考慮負載的阻抗和功率需求。
6.功率放大器設(shè)計：如果需要驅(qū)動大功率負載，可能需要設(shè)計功率放大器階段，考慮功率晶體管的選擇、散熱設(shè)計等。
7.過載和保護：考慮設(shè)計過載保護電路，以保護電路免受過電流和過壓的損害。
8.反饋電路設(shè)計：使用適當(dāng)?shù)姆答侂娐穪矸€(wěn)定電路，并確保高精度的輸出。
9.濾波和穩(wěn)壓：在輸出級電路中可能需要包含濾波電路以去除高頻噪聲，并考慮穩(wěn)壓電路以確保輸出的穩(wěn)定性。

ID:965189 · 發(fā)表于 2023-11-26 21:45

典型的單端輸出電路，Q7Q8恒流源作為Q3的負載，運放信號驅(qū)動上半部分Q2Q3，通過改變Q3的內(nèi)阻而獲得放大的脈動的電壓輸出。

ID:123289 · 發(fā)表于 2023-11-27 09:53

說說你擔(dān)心的負半周。
V3為負不代表U1.6為負。U1.6 = (U1.3 - U1.2) * Av，理想Av =∞ , 實際取1000000也沒有問題，所以可以認為 U1.3 = U1.2，這就是虛地、虛短的由來。前提是運放處于放大區(qū)！
圖中總輸出Q7.C，經(jīng)R12、R11分壓后（C11太小略去），U1.2 ≈ 0.1K/100K 縮小了1000倍。
由于輸入V3 = 170mVp，U1.3 最小 = -170mV，這時反饋回來的U1.2能不能達到-170mV呢？
答案是能的，這時Q7.C = -170V（前面已計算了1000倍）。注意電源是-180V，具備提供-170V的條件。
如果輸入再大，你擔(dān)心的事才會出現(xiàn)了。

你的擔(dān)心，問題出在：你感覺輸入V3為負，運放輸出即為負。概念錯了！實際本圖輸出永遠>0.5V。
記住：運放輸出U1.6取決于 (U1.3 - U1.2) * Av。
由于Av 趨于∞，所以運放輸出只有以下三種情況：
1、U1.3 > U1.2，U1.6 =+∞，由于實際電源的限制，只能 =+E（正飽和）；
2、U1.3 < U1.2，U1.6 = -∞，由于實際電源的限制，只能 = -E（負飽和）；
3、U1.3 = U1.2，U1.6 = C，由于實際電源的限制，C只能在 -E至+E之間取值（放大區(qū)）；
本例：C 在 -15V 至+15V之間取值，實際是在0.7V左右很小的范圍內(nèi)變化的一個近似正弦波（電流正弦，電壓有非線性變異）。

帳號		自動登錄	找回密碼
密碼			立即注冊


50 黑幣	回復(fù)本帖可獲得 5 黑幣獎勵! 每人限 1 次