CN216794949U - 一种高压运算放大器电路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压运算放大器电路结构，PCB基板上设有：放大电路、输出电路、反相输入端、正相输入端、负电源端、正电源端、控制信号输出端、电流输出端、差分转单端电路、第一恒流源电路、第二恒流源电路和第三恒流源电路；差分信号从反相输入端和正相输入端进入到差分转单端电路中，差分转单端电路的输出信号通过放大电路进行放大，并通过输出电路作用在控制信号输出端中，第一恒流源电路给予差分转单端电路正向恒流支持，第二恒流源电路给予差分转单端电路反向恒流支持。本实用新型实现芯片LME49810的功能，从而实现对芯片功能的模拟。具有良好的高压放大能力。本实用新型主要用于放大器技术领域。

Description

一种高压运算放大器电路结构

技术领域

本实用新型涉及放大器技术领域，特别涉及一种高压运算放大器电路结构。

背景技术

高压运算放大器指的是具有良好的高压放大能力，一般耐压≥±90V，且，在20kHz，1KW正弦波的应用下，无波形失真。但是，现有的高压运算放大器一般都是采用芯片级别进行设计，很少利用PCB制成模块方式。因此，当在一些应用中，采用芯片级别的高压运算放大器一般效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高压运算放大器电路结构，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：提供一种高压运算放大器电路结构，包括PCB基板，所述PCB基板上设有：放大电路、输出电路、反相输入端、正相输入端、负电源端、正电源端、控制信号输出端、电流输出端、差分转单端电路、第一恒流源电路、第二恒流源电路和第三恒流源电路；

差分信号从反相输入端和正相输入端进入到差分转单端电路中，所述差分转单端电路的输出信号通过放大电路进行放大，并通过输出电路作用在控制信号输出端中，所述第一恒流源电路给予差分转单端电路正向恒流支持，所述第二恒流源电路给予差分转单端电路反向恒流支持，所述第三恒流源电路通过输出电路作用在电流输出端中，所述正电源端与第一恒流源电路和第三恒流源电路连接，用于接收外部的正电源；所述负电源端与第二恒流源电路连接，用于接收外部的负电源。

进一步，所述第一恒流源电路包括：第一电阻、第二电阻、第七三极管和第八三极管；所述第二恒流源电路包括：第九电阻、第十电阻、第五三极管和第六三极管；所述差分转单端电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管；所述第三恒流源电路包括：第二十电阻、第二十一电阻和第九三极管；所述输出电路包括：第十九电阻、第十二三极管和第十四三极管；所述放大电路包括：第十三极管、第十六电阻、第十一三极管、第十七电阻、第十八电阻；

所述第一电阻的一端、第七三极管的发射极、第二十一电阻的一端和第十四三极管的集电极均与正电源端连接；

所述第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端和第八三极管的发射极连接，所述第八三极管的集电极分别与第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与第一三极管的发射极连接；

所述第一三极管基极与第三三极管的发射极连接，所述第一三极管的集电极分别与第七电阻的一端和第三三极管的集电极连接，所述第三三极管的基极分别与第五电阻的一端和正相输入端连接，所述第七电阻的另一端分别与第六三极管的集电极和第十三极管的基极连接；

所述第六三极管的基极分别与第五三极管的基极和第五三极管的集电极连接，所述第六三极管的发射极与第九电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与第二三极管发射极连接，所述第二三极管的基极与第四三极管的发射极连接，所述第四三极管的基极分别与反相输入端和第六电阻的一端连接，所述第二三极管的集电极分别与第四三极管的集电极和第八电阻的一端连接；

所述第八电阻的另一端与第五三极管的集电极连接，所述第五三极管的发射极与第十电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第七三极管的基极连接，所述第七三极管的集电极分别与第八三极管的基极和第二十电阻的一端连接，所述第二十电阻的另一端与第九三极管的基极连接；

所述第九三极管的发射极与第二十一电阻的另一端连接，所述第九三极管的集电极与第十九电阻的一端连接，所述第十九电阻的另一端与第十四三极管的基极连接，所述第十四三极管的发射极与电流输出端连接，所述第十三极管的发射极分别与第十一三极管的基极和第十六电阻的一端连接；

所述第十一三极管的集电极与第十八电阻的一端连接，所述第十一三极管的发射极与第十七电阻的一端连接，所述十八电阻的另一端与第十二三极管的基极连接，所述第十二三极管的集电极与控制信号输出端连接；

所述第九电阻的另一端、第十电阻的另一端、第十六电阻的另一端、第十七电阻的另一端和第十二三极管的集电极均与负电源端；

所述第五电阻的另一端、第六电阻的另一端、第十三极管的集电极均对地连接。

进一步，本高压运算放大器电路结构还包括稳定电路，所述稳定电路包括：第一电容、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻；

所述第一电容的阳极端与正电源端连接，所述第一电容的阴极端分别与第十一电阻的一端、第十二电阻的一端、第第十三电阻的一端和第十四电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端、第十二电阻的另一端均与第八三极管的基极连接，所述第十三电阻的另一端、第十四电阻的另一端均对地连接。

进一步，本高压运算放大器电路结构还包括静音端、第二十二电阻和第十三晶体管；

所述第十三晶体管的源极与正相输入端连接，所述第十三晶体管的栅极分别与第二十二电阻的一端和静音端连接，所述第二十二电阻的另一端、第十三晶体管的漏极均对地连接。

进一步，本高压运算放大器电路结构还包括检测端、第十五电阻和第二电容，所述检测端与第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与第十五电阻的一端连接，所述第十五电阻的另一端与第十三极管的基极连接。

进一步，本高压运算放大器电路结构还包括补偿端，所述补偿端与第十三极管的基极连接。

进一步，本高压运算放大器电路结构还包括负偏置控制端，所述负偏置控制端与第十一三极管的集电极连接。

进一步，本高压运算放大器电路结构还包括正偏置控制端，所述正偏置控制端与第九三极管的集电极连接。

本实用新型的有益效果是：本高压运算放大器电路结构，通过放大电路、输出电路、反相输入端、正相输入端、负电源端、正电源端、控制信号输出端、电流输出端、差分转单端电路、第一恒流源电路、第二恒流源电路和第三恒流源电路，以实现芯片LME49810的功能，从而实现对芯片功能的模拟。具有良好的高压放大能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是高压运算放大器电路结构的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

实施例1，参考图1，一种高压运算放大器电路结构，包括PCB基板，所述PCB基板上设有：放大电路110、输出电路、反相输入端IN-、正相输入端IN+、负电源端-VEE、正电源端+VCC、控制信号输出端SINK、电流输出端SOURCE、差分转单端电路100、第一恒流源电路101、第二恒流源电路102和第三恒流源电路103；

差分信号从反相输入端IN-和正相输入端IN+进入到差分转单端电路100中，所述差分转单端电路100的输出信号通过放大电路110进行放大，并通过输出电路作用在控制信号输出端SINK中，所述第一恒流源电路101给予差分转单端电路100正向恒流支持，所述第二恒流源电路102给予差分转单端电路100反向恒流支持，所述第三恒流源电路103通过输出电路作用在电流输出端SOURCE中，所述正电源端+VCC与第一恒流源电路101和第三恒流源电路103连接，用于接收外部的正电源；所述负电源端-VEE与第二恒流源电路102连接，用于接收外部的负电源。

其中，所述第一恒流源电路101包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第七三极管Q7和第八三极管Q8；所述第二恒流源电路102包括：第九电阻R9、第十电阻R10、第五三极管Q5和第六三极管Q6；所述差分转单端电路100包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4；所述第三恒流源电路103包括：第二十电阻R20、第二十一电阻R21和第九三极管Q9；所述输出电路包括：第十九电阻R19、第十二三极管Q12和第十四三极管Q14。所述放大电路110包括：第十三极管Q10、第十六电阻R16、第十一三极管Q11、第十七电阻R17、第十八电阻R18。

所述第一电阻R1的一端、第七三极管Q7的发射极、第二十一电阻R21的一端和第十四三极管Q14的集电极均与正电源端+VCC连接。

所述第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端和第八三极管Q8的发射极连接，所述第八三极管Q8的集电极分别与第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与第一三极管Q1的发射极连接，所述第一三极管Q1基极与第三三极管Q3的发射极连接。

所述第一三极管Q1的集电极分别与第七电阻R7的一端和第三三极管Q3的集电极连接，所述第三三极管Q3的基极分别与第五电阻R5的一端和正相输入端IN+连接，所述第七电阻R7的另一端分别与第六三极管Q6的集电极和第十三极管Q10的基极连接，所述第六三极管Q6的基极分别与第五三极管Q5的基极和第五三极管Q5的集电极连接。

所述第六三极管Q6的发射极与第九电阻R9的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与第二三极管Q2发射极连接，所述第二三极管Q2的基极与第四三极管Q4的发射极连接，所述第四三极管Q4的基极分别与反相输入端IN-和第六电阻R6的一端连接。

所述第二三极管Q2的集电极分别与第四三极管Q4的集电极和第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端与第五三极管Q5的集电极连接，所述第五三极管Q5的发射极与第十电阻R10的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与第七三极管Q7的基极连接。

所述第七三极管Q7的集电极分别与第八三极管Q8的基极和第二十电阻R20的一端连接，所述第二十电阻R20的另一端与第九三极管Q9的基极连接，所述第九三极管Q9的发射极与第二十一电阻R21的另一端连接，所述第九三极管Q9的集电极与第十九电阻R19的一端连接，所述第十九电阻R19的另一端与第十四三极管Q14的基极连接。

所述第十四三极管Q14的发射极与电流输出端SOURCE连接，所述第十三极管Q10的发射极分别与第十一三极管Q11的基极和第十六电阻R16的一端连接，所述第十一三极管Q11的集电极与第十八电阻R18的一端连接，所述第十一三极管Q11的发射极与第十七电阻R17的一端连接。

所述十八电阻的另一端与第十二三极管Q12的基极连接，所述第十二三极管Q12的集电极与控制信号输出端SINK连接；所述第九电阻R9的另一端、第十电阻R10的另一端、第十六电阻R16的另一端、第十七电阻R17的另一端和第十二三极管Q12的集电极均与负电源端-VEE。

所述第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的另一端、第十三极管Q10的集电极均对地GND连接。

本电路结构可以实现对芯片LME49810模拟和引脚的兼容。

其中，差分信号通过正相输入端IN+和反相输入端IN-输入到差分转单端电路100中，所述差分转单端电路100将所述差分信号转成单端信号并作用在第十三极管Q10的基极中。第十三极管Q10和第十一三极管Q11形成放大电路110，所述放大电路110对所述单端信号进行放大，并作用在第十二三极管Q12的基极中，通过对第十二三极管Q12的控制，并在控制信号输出端SINK输出。其中，第七三极管Q7和第八三极管Q8形成恒流源，外部的正向电压通过正电源端+VCC给差分转单端电路100提供恒定电流。第五三极管Q5和第六三极管Q6形成电流镜，并通过负电源端-VEE给差分转单端电路100提供恒定电流。第九三极管Q9形成第三恒流源，并通过第十四三极管Q14作用在电流输出端SOURCE中，以兼容芯片LME49810对应引脚。

本高压运算放大器电路结构，通过放大电路110、输出电路、反相输入端IN-、正相输入端IN+、负电源端-VEE、正电源端+VCC、控制信号输出端SINK、电流输出端SOURCE、差分转单端电路100、第一恒流源电路101、第二恒流源电路102和第三恒流源电路103，以实现芯片LME49810的功能，从而实现对芯片功能的模拟。具有良好的高压放大能力。

在一些优选的实施例中，本高压运算放大器电路结构还包括稳定电路，所述稳定电路包括：第一电容C1、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第十四电阻R14；

所述第一电容C1的阳极端与正电源端+VCC连接，所述第一电容C1的阴极端分别与第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端、第第十三电阻R13的一端和第十四电阻R14的一端连接，所述第十一电阻R11的另一端、第十二电阻R12的另一端均与第八三极管Q8的基极连接，所述第十三电阻R13的另一端、第十四电阻R14的另一端均对地GND连接。

通过稳压电路可以稳定第一恒流源电路101和第三恒流源电路103之间的电压，避免电压波动。

在一些优选的实施例中，本高压运算放大器电路结构还包括静音端MUTE、第二十二电阻R22和第十三晶体管Q13；所述第十三晶体管Q13的源极与正相输入端IN+连接，所述第十三晶体管Q13的栅极分别与第二十二电阻R22的一端和静音端MUTE连接，所述第二十二电阻R22的另一端、第十三晶体管Q13的漏极均对地GND连接。

通过静音端MUTE可以限制正相输入端IN+的信号输入，从而限制差分信号的输入。

在一些优选的实施例中，本高压运算放大器电路结构还包括检测端OSENSE、第十五电阻R15和第二电容C2，所述检测端OSENSE与第二电容C2的一端连接，所述第二电容C2的另一端与第十五电阻R15的一端连接，所述第十五电阻R15的另一端与第十三极管Q10的基极连接。设置检测端OSENSE可以实现对单端信号的检测，同时兼容芯片LME49810的对应引脚。

在一些优选的实施例中，本高压运算放大器电路结构还包括补偿端COMP，所述补偿端COMP与第十三极管Q10的基极连接。

在一些优选的实施例中，本高压运算放大器电路结构还包括负偏置控制端BAISM，所述负偏置控制端BAISM与第十一三极管Q11的集电极连接。

在一些优选的实施例中，本高压运算放大器电路结构还包括正偏置控制端BAISP，所述正偏置控制端BAISP与第九三极管Q9的集电极连接。

以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种高压运算放大器电路结构，包括PCB基板，其特征在于，所述PCB基板上设有：放大电路、输出电路、反相输入端、正相输入端、负电源端、正电源端、控制信号输出端、电流输出端、差分转单端电路、第一恒流源电路、第二恒流源电路和第三恒流源电路；

差分信号从反相输入端和正相输入端进入到差分转单端电路中，所述差分转单端电路的输出信号通过放大电路进行放大，并通过输出电路作用在控制信号输出端中，所述第一恒流源电路给予差分转单端电路正向恒流支持，所述第二恒流源电路给予差分转单端电路反向恒流支持，所述第三恒流源电路通过输出电路作用在电流输出端中，所述正电源端与第一恒流源电路和第三恒流源电路连接，用于接收外部的正电源；所述负电源端与第二恒流源电路连接，用于接收外部的负电源。

2.根据权利要求1所述的一种高压运算放大器电路结构，其特征在于，所述第一恒流源电路包括：第一电阻、第二电阻、第七三极管和第八三极管；所述第二恒流源电路包括：第九电阻、第十电阻、第五三极管和第六三极管；所述差分转单端电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管；所述第三恒流源电路包括：第二十电阻、第二十一电阻和第九三极管；所述输出电路包括：第十九电阻、第十二三极管和第十四三极管；所述放大电路包括：第十三极管、第十六电阻、第十一三极管、第十七电阻、第十八电阻；

所述第一电阻的一端、第七三极管的发射极、第二十一电阻的一端和第十四三极管的集电极均与正电源端连接；

所述第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端和第八三极管的发射极连接，所述第八三极管的集电极分别与第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与第一三极管的发射极连接；

所述第一三极管基极与第三三极管的发射极连接，所述第一三极管的集电极分别与第七电阻的一端和第三三极管的集电极连接，所述第三三极管的基极分别与第五电阻的一端和正相输入端连接，所述第七电阻的另一端分别与第六三极管的集电极和第十三极管的基极连接；

所述第六三极管的基极分别与第五三极管的基极和第五三极管的集电极连接，所述第六三极管的发射极与第九电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与第二三极管发射极连接，所述第二三极管的基极与第四三极管的发射极连接，所述第四三极管的基极分别与反相输入端和第六电阻的一端连接，所述第二三极管的集电极分别与第四三极管的集电极和第八电阻的一端连接；

所述第八电阻的另一端与第五三极管的集电极连接，所述第五三极管的发射极与第十电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第七三极管的基极连接，所述第七三极管的集电极分别与第八三极管的基极和第二十电阻的一端连接，所述第二十电阻的另一端与第九三极管的基极连接；

所述第九三极管的发射极与第二十一电阻的另一端连接，所述第九三极管的集电极与第十九电阻的一端连接，所述第十九电阻的另一端与第十四三极管的基极连接，所述第十四三极管的发射极与电流输出端连接，所述第十三极管的发射极分别与第十一三极管的基极和第十六电阻的一端连接；

所述第十一三极管的集电极与第十八电阻的一端连接，所述第十一三极管的发射极与第十七电阻的一端连接，所述十八电阻的另一端与第十二三极管的基极连接，所述第十二三极管的集电极与控制信号输出端连接；

所述第九电阻的另一端、第十电阻的另一端、第十六电阻的另一端、第十七电阻的另一端和第十二三极管的集电极均与负电源端；

所述第五电阻的另一端、第六电阻的另一端、第十三极管的集电极均对地连接。

3.根据权利要求1所述的一种高压运算放大器电路结构，其特征在于，还包括稳定电路，所述稳定电路包括：第一电容、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻；

所述第一电容的阳极端与正电源端连接，所述第一电容的阴极端分别与第十一电阻的一端、第十二电阻的一端、第第十三电阻的一端和第十四电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端、第十二电阻的另一端均与第八三极管的基极连接，所述第十三电阻的另一端、第十四电阻的另一端均对地连接。

4.根据权利要求1所述的一种高压运算放大器电路结构，其特征在于，还包括静音端、第二十二电阻和第十三晶体管；

所述第十三晶体管的源极与正相输入端连接，所述第十三晶体管的栅极分别与第二十二电阻的一端和静音端连接，所述第二十二电阻的另一端、第十三晶体管的漏极均对地连接。

5.根据权利要求1所述的一种高压运算放大器电路结构，其特征在于，还包括检测端、第十五电阻和第二电容；

所述检测端与第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与第十五电阻的一端连接，所述第十五电阻的另一端与第十三极管的基极连接。

6.根据权利要求1所述的一种高压运算放大器电路结构，其特征在于，还包括补偿端，所述补偿端与第十三极管的基极连接。

7.根据权利要求1所述的一种高压运算放大器电路结构，其特征在于，还包括负偏置控制端，所述负偏置控制端与第十一三极管的集电极连接。

8.根据权利要求1所述的一种高压运算放大器电路结构，其特征在于，还包括正偏置控制端，所述正偏置控制端与第九三极管的集电极连接。

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