CN219247808U - 一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路，包括偏置电压电路，由正电源+V、电阻R5、二极管D1以及接于负电源的电阻R7组成；场效应管频率响应电路，由场效应管Q1和RC滤波电路组成；运算放大器U1，输入的高频信号通过缓冲电阻R1与运算放大器U1的负向输入端连接，通过缓冲电阻R2连接到场效应管Q1的栅极，且场效应管Q1的漏极D与电阻R4相连，同时接于PNP型三极管Q2的发射极；功率放大器U2，运算放大器U1的输出端经过电阻R8接到功率放大器U2的输入端。本实用新型通过对场效应管特性的应用达到了使运算放大器提高频率响应的目的，从而达到以较宽的频率输入和高响应输出的测量，这样的电路设计大大降低了对整个系统的成本以及复杂度。
Description
技术领域
本实用新型涉及仪器仪表和电子测量领域，具体涉及一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路。
背景技术
随着5G的到来，高频信号的产生及采样处理逐渐成为电子测量行业中最常用的电路，在各种高频信号测量的仪器仪表中，以及需要产生高频信号并对高频信号进行采集及处理的电路中逐渐得到了广泛的应用。
在一些普通的运算放大电路设计中，我们只需要一个运算放大器和一个信号放大电路就可以进行信号处理了，这种简单的运算放大电路对于低频的信号能够很好地工作，但是当我们处理的信号的频率比较高后，一些带宽比较低的运算放大器就不能满足我们的需求，对于这种高频信号我们如果要保证信号不失真，必须采用很高带宽的运算放大器，才能满足我们对信号处理的要求。
当需要对高频信号小信号进行处理时，我们必须采用更高带宽，并且输入阻抗也要非常高的运算放大器，对运算放大器提出了较高的要求，同时意味着成本的增加；当我们需要运算放大器工作在较宽的范围内的同时又要保证运放工作时的高精度，高带宽和高输入阻抗的运算放大器选取至关重要。
因此，发明一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路来解决上述问题很有必要。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路，通过对场效应管特性的应用达到了使运算放大器提高频率响应的目的，从而达到以较宽的频率输入和高响应输出的测量，这样的电路设计大大降低了对整个系统的成本以及复杂度，以解决上述技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路，包括偏置电压电路，由正电源+V、电阻R5、二极管D1以及接于负电源的电阻R7组成，二极管D1与电阻R7的连接点形成的电压为PNP型三极管Q2提供一个偏置电压Vp，且Vp是通过接于三极管Q2基极的电阻R6来提供偏置电压；
场效应管频率响应电路，由场效应管Q1和RC滤波电路组成；
运算放大器U1，输入的高频信号通过缓冲电阻R1与运算放大器U1的负向输入端连接，通过缓冲电阻R2连接到场效应管Q1的栅极，且场效应管Q1的漏极D与电阻R4相连，同时接于PNP型三极管Q2的发射极；
功率放大器U2，运算放大器U1的输出端经过电阻R8接到功率放大器U2的输入端，同时接到电阻R8端的电阻R9和电容C2组成的负载，用来对运算放大器U1的输出进行补偿；
电容C3，一端与运算放大器U1的负向输入端连接，另一端与运算放大器U1的输出端连接；
电容C4，介于电阻R4与电阻R6之间，用于滤波。
作为本实用新型的优选方案，所述PNP型三极管Q2的集电极C与功率放大器U2连接，也通过电阻R8与运算放大器U1的输出连接。
作为本实用新型的优选方案，所述RC滤波电路由电阻R3和滤波电容C1组成，且场效应管Q1的源极S与经过电阻R3和滤波电容C1组成的RC滤波电路后的负电源相连。
作为本实用新型的优选方案，所述运算放大器U1为开环放大，场效应管Q1和PNP型三极管Q2所组成的电路用于补偿运算放大器U1的带宽，场效应管Q1和PNP型三极管Q2也组成了一个放大器，放大倍数为gmxR8。
在上述技术方案中，本实用新型提供的技术效果和优点：
本实用新型通过对场效应管特性的应用达到了使运算放大器提高频率响应的目的，从而达到以较宽的频率输入和高响应输出的测量，这样的电路设计大大降低了对整个系统的成本以及复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的整体电路图；
图2为本实用新型偏置电压电路的电路图；
图3为本实用新型场效应管频率响应电路电路图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。
为了实现我们在测试高频交流信号，高驱动能力及高带宽的目的，满足我们对交流信号的精确测量，本实用新型提供了如图1-3所示的一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路，包括偏置电压电路、场效应管频率响应电路、运算放大器U1、功率放大器U2、电容C3和电容C4，偏置电压电路由正电源+V、电阻R5、二极管D1以及接于负电源的电阻R7组成，二极管D1与电阻R7的连接点形成的电压为PNP型三极管Q2提供一个偏置电压Vp，且Vp是通过接于三极管Q2基极的电阻R6来提供偏置电压；场效应管频率响应电路由场效应管Q1和RC滤波电路组成；输入的高频信号（Vin）通过缓冲电阻R1与运算放大器U1的负向输入端连接，通过缓冲电阻R2连接到场效应管Q1的栅极，且场效应管Q1的漏极D与电阻R4相连，同时接于PNP型三极管Q2的发射极，运算放大器U1的输出端经过电阻R8接到功率放大器U2的输入端，同时接到电阻R8端的电阻R9和电容C2组成的负载，用来对运算放大器U1的输出进行补偿；电容C3一端与运算放大器U1的负向输入端连接，另一端与运算放大器U1的输出端连接；电容C4，介于电阻R4与电阻R6之间，用于滤波，电路设计简单，成本低廉，对高频的交流信号能够进行很好的信号跟随及准确的测量。
在上述技术方案中，PNP型三极管Q2的集电极C与功率放大器U2连接，也通过电阻R8与运算放大器U1的输出连接。
在上述技术方案中，RC滤波电路由电阻R3和滤波电容C1组成，且场效应管Q1的源极S与经过电阻R3和滤波电容C1组成的RC滤波电路后的负电源相连，RC滤波电路用于滤除电源上的噪声。
在上述技术方案中，运算放大器U1为开环放大，放大倍数很大，场效应管Q1和PNP型三极管Q2所组成的电路用于补偿运算放大器U1的带宽，场效应管Q1和PNP型三极管Q2也组成了一个放大器，放大倍数为gmxR8，这里gm为场效应管Q1的跨导，场效应管Q1为N沟道场效应高频放大器；该电路就是利用了场效应管的高频放大特性来弥补了运算放大器U1在电路中的带宽限制的要求，通过这样的设计原理，很好的保证运算放大器U1的稳定可靠的工作。
本技术方案的运用，大大简化了对整个电路中运算放大器的要求，通过简单的设计，为高频信号的处理提供了可靠的应用。
以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。
Claims (4)
1.一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路，包括：
偏置电压电路，由正电源+V、电阻R5、二极管D1以及接于负电源的电阻R7组成，二极管D1与电阻R7的连接点形成的电压为PNP型三极管Q2提供一个偏置电压Vp，且Vp是通过接于三极管Q2基极的电阻R6来提供偏置电压；
场效应管频率响应电路，由场效应管Q1和RC滤波电路组成；
运算放大器U1，输入的高频信号通过缓冲电阻R1与运算放大器U1的负向输入端连接，通过缓冲电阻R2连接到场效应管Q1的栅极，且场效应管Q1的漏极D与电阻R4相连，同时接于PNP型三极管Q2的发射极；
功率放大器U2，运算放大器U1的输出端经过电阻R8接到功率放大器U2的输入端，同时接到电阻R8端的电阻R9和电容C2组成的负载，用来对运算放大器U1的输出进行补偿；
电容C3，一端与运算放大器U1的负向输入端连接，另一端与运算放大器U1的输出端连接；
电容C4，介于电阻R4与电阻R6之间，用于滤波。
2.根据权利要求1所述的一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路，其特征在于：所述PNP型三极管Q2的集电极C与功率放大器U2连接，也通过电阻R8与运算放大器U1的输出连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路，其特征在于：所述RC滤波电路由电阻R3和滤波电容C1组成，且场效应管Q1的源极S与经过电阻R3和滤波电容C1组成的RC滤波电路后的负电源相连。
4.根据权利要求1所述的一种具有运算放大器带宽频率扩展功能的电路，其特征在于：所述运算放大器U1为开环放大，场效应管Q1和PNP型三极管Q2所组成的电路用于补偿运算放大器U1的带宽，场效应管Q1和PNP型三极管Q2也组成了一个放大器，放大倍数为gmxR8。
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