增加 IC 運(yùn)放的輸出電壓通常要增加大電壓外接晶體管。然后形成的電路需要經(jīng)過校正才能保持它的工作特性。這種校正是很困難的,尤其是對精密放大器而言。本設(shè)計(jì)實(shí)例是一種替代方法:采用控制運(yùn)放自身電源的方法,在不改變運(yùn)放特性的情況下就能提高很多精密運(yùn)放的輸出電壓。將受控晶體管連接到放大器電源上就可以完成這個(gè)工作。連接到放大器輸出和雙極高壓上的電阻分壓器控制這些晶體管(參考文獻(xiàn) 1)。圖 1 是一些簡化電路,表示將放大器連接為反相器或跟隨器,以有效增加輸出電壓的一般方法。
R1、R2、R3 和 R4 組成的分壓器決定了放大器電源 V'PS 和 ¨CV'PS 的范圍。如果輸出電壓從22V 起,電阻器 R1=R2=R3=R4=R,而 VPS 和 ¨CVPS 為 28V,則在允許任何附加損耗情況下,電壓 V'PS 和 -V'PS 都落在下列范圍內(nèi):V'PS=VPSR2/(R1+R2)+VOUT(¨CVOUT) R1/(R1+R2),和 ¨CV'PS=¨CVPSR3/(R3+R4)+VOUT(¨CVOUT) R4 /
(R3+R4) 或3V
可以采用支持放大器來降低損耗,增加主放大器的輸出電壓質(zhì)量。對支持放大器的要求很簡單。它們應(yīng)有極性相反的電源,施加的電壓也低于主電源。它們應(yīng)能為主放大器提供必需的電能,而它們的頻率范圍應(yīng)略高于主放大器??梢杂弥С中苑糯笃飨娫催B接中晶體管的過渡電阻。因此,這些電路為各種放大器結(jié)構(gòu)提供了靈活性(參考文獻(xiàn) 2 和參考文獻(xiàn) 3)。
圖 2 表示了一個(gè)如何將支持放大器接成跟隨器的實(shí)例。從滿足下列方程的電阻連接中獲得輸出電壓 V'PS 和 ¨CV'PS:V'=VPS1R7/(R6+R7)+VOUT(¨CVOUT) R6/(R6+R7), 和 ¨CV'=¨CVPS1R8/(R8+R9)+VOUT(¨CVOUT)R9/(R8+R9)。如果支持放大器的電源 VPS1 為 28V,放大器 IC2 的 ¨CVPS2 為 ¨C2V,則放大器 IC3 的 ¨CVPS1=¨C28V,VPS2=2V,并且放大器 IC1的輸出電壓VOUT 為24V或¨C24V。獲得最大電壓范圍的方法是分別使用不同的電源,一個(gè)電源用于放大器的普通電壓,另一個(gè)用于輸出電壓的穩(wěn)壓部分(圖 3)。
IC1 是主放大器,支持放大器 IC2 和 IC3 采用非對稱電源。這個(gè)電路中可以使用的放大器種類很多,但最好用先進(jìn)的運(yùn)算放大器,因?yàn)樗鼈兛梢杂玫酵暾碾娫捶秶?,并且它們都支持滿擺幅的輸入和輸出。在本電路中,VPS1=28V,¨CVPS1=¨C28V,VPS2=2V 和 ¨CVPS2=¨C2V。
主放大器的電壓為 V'=¨C(¨CVPS1)R6/R7¨C(¨CVPS2)R6/R8+(¨CVOUT)R10/(R9+R10)[R7R8+R6(R7+R8)]/R7R8。此外,¨CV'=¨C(VPS1)R11/R12¨C(VPS2)R11/R13+(¨CVOUT)R15/(R14+R15)[R12R13+R11(R12+R13)]/R12R13。設(shè) R6=R10=R11=R15=R,R7=R8=R12=R13=2R 以及 R9=R14=3R,則 R6/R7=R6/R8=R11/R12=R11/R13=0.5,R10/(R9+R10)=R15/(R14+R15)=0.25 以及 [R7R8+R6(R7+R8)]/R7R8=[R12R13+R11(R12+R13)]/R12R13=2。然后,將這些值代入放大器電壓中,得到 V'=14V+1V+(¨CVOUT)0.5,¨CV'=¨C14V ¨C1V+(¨CVOUT)0.5。電源的總電壓有 30V 的限制,范圍從 1.5 V 至 28.5V 以及從 ¨C1.5 V 至 ¨C28.5V。這個(gè)范圍允許主放大器的輸出電壓以27V 增加。