一种高压功率运算放大器的制作方法

1.本实用新型属于运算放大器技术领域，具体涉及一种高压功率运算放大器。


背景技术：

2.现有技术中，传统运算放大器的工作电压较低(-15v～+15v)，工作温度范围受限(-40℃～+85℃)，输出功率也较小(≥10ma)，无法直接应用在高压、高温或输出负载较大的场合。若要使运算放大器适应高压、高温等恶劣环境，常常需要多种元器及外围电路组合而成，而组合而成的系统往往体积较大，不利于散热，而且使用时也比较麻烦，不便携带。
3.因此，一种高压功率运算放大器亟待提出。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种高压功率运算放大器。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
6.本实用新型提供一种高压功率运算放大器，包括输入信号单元、信号放大单元、输出信号单元和钳位供电系统；
7.所述输入信号单元用于接收用户所需要处理的信号，用于将输入信号经过串联在回路上的电阻r1和电阻r2进入到系统，再通过场效应管q1和场效应管q2进入到信号放大单元；
8.所述信号放大单元用于将输入信号经过结型场效应管q8a和结型场效应管q8b后，再经过与结型场效应管q8a和结型场效应管q8b串联的三极管q3、三极管q4、三极管q5、三极管q6、三极管q7，完成放大；
9.所述输出信号单元为由三极管q10和三极管q11构成的对管结构，用于输出信号；
10.所述钳位供电系统在钳位电压值处为信号放大单元的三极管q5提供稳定导通电压，用于为系统供电。
11.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述输入信号单元包括电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2、场效应管q1和场效应管q2，所述场效应管q1的栅极与场效应管q2的栅极电连接，所述场效应管q1的漏极与电阻r1的第一端、电容c1的第二端电连接，所述电阻r1的第二端与电容c1的第一端电连接，所述电容c1的第二端与场效应管q1源极电连接；所述场效应管q2的漏极与电阻r2的第一端、电容c2的第二端电连接，所述电阻r2的第二端与电容c2的第一端电连接。
12.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述场效应管q1和场效应管q2为n沟道结型场效应管。
13.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述输出信号单元包括电阻r12、电阻r13、三极管q10和三极管q11，所述三极管q10的基极与三极管q11的基极电连接，所述三极管q10的集电极与vcc电连接，所述三极管q10的发射极与电阻r12的第一端电连接，所述电阻r12的第二端与电阻r13的第一端电连接，所述电阻r13的第二端与三极管q11的发射极电连接，
所述三极管q11的集电极与vee电连接。
14.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述三极管q10为npn型三极管，所述三极管q11为pnp型三极管。
15.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述钳位供电系统包括电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电容c3、电容c4、二极管d1、二极管d2、三极管q3、三极管q4、三极管q5、三极管q6、三极管q7、结型场效应管q8a、结型场效应管q8b和开关管q9，所述三极管q3的基极、三极管q3集电极、电容c3的第一端、三极管q6的集电极与三极管q4的基极电连接，所述三极管q3的发射极与电阻r3的第一端电连接，所述三极管q4的发射极与电阻r5的第一端电连接，所述三极管q5的发射极与电阻r4的第一端电连接，所述电阻r3、电阻r4、电阻r5、二极管d1的第二端与vcc电连接，所述电容c3的第二端与电阻r6的第一端电连接，所述电阻r6的第二端与out电连接；所述三极管q6的基极、电容c4的第一端、电阻r7的第二端、三极管q5的集电极与三极管q7的基极电连接，所述三极管q6的发射极与结型场效应管q8a的漏极电连接，所述三极管q7的发射极与结型场效应管q8b的漏极电连接，所述结型场效应管q8a的源极与电阻r8的第一端电连接，所述电阻r8的第二端与电阻r9的第一端电连接，所述电阻r9的第二端与结型场效应管q8b的源极电连接，所述结型场效应管q8a的栅极与场效应管q1的源极电连接，所述结型场效应管q8b的栅极与场效应管q2的源极电连接；所述二极管d1的第一端与电阻r10的第一端电连接，所述电阻r10的第二端与开关管q9的漏极电连接，所述开关管q9的源极与电阻r11的第一端电连接，所述电阻r11的第二端、开关管q9的栅极与二极管d2的第二端电连接，所述二极管d2的第一端与vee电连接。
16.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述场效应管q8a和场效应管q8b为n沟道结型场效应管。
17.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述输入信号单元、信号放大单元、输出信号单元和钳位供电系统的各个元器件集成在厚膜基板上。
18.本实用新型相较于现有技术，具有以下有益效果：
19.本实用新型中输入信号进入对称设计的输入信号单元，可以保证输入信号的完整性，再经过对称设计的输出信号单元将信号输出，完成系统对输入信号的处理，极管q10和三极管q11构成的对管结构提高输出能力，进一步提高了带负载能力。
20.传统的运算放大器只能工作在-15v～+15v的低压下，原因是高压下其内部的三极管等元器件无法建立工作点甚至会击穿。为了解决这一问题，本实用新型采用将电压钳位的想法，将内部元器件的电压钳位，使之工作在各自的工作点，完成对输入信号的处理。可工作在
±
100v高压下和-55℃～+125℃温度范围内，输出电流能力≥75ma。
21.本实用新型由对称设计的输入级、对管对称设计的输出级及钳位供电系统组成，能完成传统的运算放大器对输入信号处理的功能。钳位供电系统可使产品工作在
±
100v的高压下，各个元器件集成在厚膜基板上，使用厚膜加工工艺可使产品工作在-55℃～+125℃的宽温度范围下。输出级对管的引入和对称设计，保证了信号能完整的输出且提高了带负载的能力。
附图说明
22.图1是本实用新型一种高压功率运算放大器的结构框图；
23.图2是本实用新型一种高压功率运算放大器的电路原理图。
具体实施方式
24.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“电连接”为电性连接，应做广义理解，例如，可以是可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.实施例1
27.为了达到本实用新型的目的，如图1至图2所示，在本实施例提供一种高压功率运算放大器，包括输入信号单元、信号放大单元、输出信号单元和钳位供电系统，所述输入信号单元的输出端与信号放大单元的输入端电连接，所述信号放大单元的输出端与输出信号单元的输入端电连接，所述钳位供电系统的输出端与入信号单元、信号放大单元、输出信号单元的输入端电连接。
28.输入信号单元用于接收用户所需要处理的信号，用于将输入信号经过串联在回路上的电阻r1和电阻r2进入到系统，再通过场效应管q1和场效应管q2进入到信号放大单元；其中，输入信号单元包括电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2、场效应管q1和场效应管q2，场效应管q1的栅极与场效应管q2的栅极电连接，场效应管q1的漏极与电阻r1的第一端、电容c1的第二端电连接，电阻r1的第二端与电容c1的第一端电连接，电容c1的第二端与场效应管q1源极电连接；场效应管q2的漏极与电阻r2的第一端、电容c2的第二端电连接，电阻r2的第二端与电容c2的第一端电连接。场效应管q1和场效应管q2为n沟道结型场效应管。
29.信号放大单元用于将输入信号经过结型场效应管q8a和结型场效应管q8b后，再经过与结型场效应管q8a和结型场效应管q8b串联的三极管q3、三极管q4、三极管q5、三极管q6、三极管q7，完成放大；
30.输出信号单元为由三极管q10和三极管q11构成的对管结构，用于输出信号；其中，输出信号单元包括电阻r12、电阻r13、三极管q10和三极管q11，三极管q10的基极与三极管q11的基极电连接，三极管q10的集电极与vcc电连接，三极管q10的发射极与电阻r12的第一端电连接，电阻r12的第二端与电阻r13的第一端电连接，电阻r13的第二端与三极管q11的发射极电连接，三极管q11的集电极与vee电连接。三极管q10为npn型三极管，三极管q11为pnp型三极管。
31.钳位供电系统在钳位电压值处为信号放大单元的三极管q5提供稳定导通电压，用于为系统供电。其中，钳位供电系统包括电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电容c3、电容c4、二极管d1、二极管d2、三极管q3、三极管q4、三极管q5、三极管q6、三极管q7、结型场效应管q8a、结型场效应管q8b和开关管q9，三极管q3的基极、三极管q3集电极、电容c3的第一端、三极管q6的集电极与三极管q4的基极电连接，三极管q3的发射极与电阻r3的第一端电连接，三极管q4的发射极与电阻r5的第一端电连接，三
极管q5的发射极与电阻r4的第一端电连接，电阻r3、电阻r4、电阻r5、二极管d1的第二端与vcc电连接，电容c3的第二端与电阻r6的第一端电连接，电阻r6的第二端与out电连接；三极管q6的基极、电容c4的第一端、电阻r7的第二端、三极管q5的集电极与三极管q7的基极电连接，三极管q6的发射极与结型场效应管q8a的漏极电连接，三极管q7的发射极与结型场效应管q8b的漏极电连接，结型场效应管q8a的源极与电阻r8的第一端电连接，电阻r8的第二端与电阻r9的第一端电连接，电阻r9的第二端与结型场效应管q8b的源极电连接，结型场效应管q8a的栅极与场效应管q1的源极电连接，结型场效应管q8b的栅极与场效应管q2的源极电连接；二极管d1的第一端与电阻r10的第一端电连接，电阻r10的第二端与开关管q9的漏极电连接，开关管q9的源极与电阻r11的第一端电连接，电阻r11的第二端、开关管q9的栅极与二极管d2的第二端电连接，二极管d2的第一端与vee电连接。场效应管q8a和场效应管q8b为n沟道结型场效应管。
32.上述的输入信号单元、信号放大单元、输出信号单元和钳位供电系统的各个元器件集成在厚膜基板上。
33.本实用新型由对称设计的输入级、对管对称设计的输出级及钳位供电系统组成，能完成传统的运算放大器对输入信号处理的功能。钳位供电系统可使产品工作在
±
100v的高压下，各个元器件集成在厚膜基板上，使用厚膜加工工艺可使产品工作在-55℃～+125℃的宽温度范围下。输出级对管的引入和对称设计，保证了信号能完整的输出且提高了带负载的能力。
34.最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。