一种高压大功率集成运算放大器电路结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高压大功率集成运算放大器电路结构，它包括：输入级电路：用结型场效应管做差分输入对管，采用共源‑共栅结构，用双极型晶体管作有源负载，对输入信号进行预处理，抑制共模信号，放大差模信号，将信号传输到中间级电路；中间级电路：对输入级电路的输出信号进行放大，并传输到输出级电路，输出级电路：采用NPN+NPN复合达林顿管结构实现电流输出，与负载连接；偏置电路：为输入级电路、中间级电路、输出级电路和保护电路提供静态电流；解决了现有技术的高压功率模拟集成运算放大器通常采用多个芯片和外围辅助电路混合集成或厚膜集成来实现，具有体积较大，成本高，电路结构复杂，可靠性差等缺陷等技术问题。

A High Voltage and High Power Integrated Operational Amplifier Circuit Structure

The utility model discloses a high voltage and high power integrated operational amplifier circuit structure, which includes: input stage circuit: using junction field effect transistor as differential input pair tube, using common source and common gate structure, using bipolar transistor as active load, pretreatment of input signal, suppression of common mode signal, amplification of differential mode signal, transmission of signal to intermediate circuit; Circuit: The output signal of the input stage circuit is amplified and transmitted to the output stage circuit. The output stage circuit adopts NPN+NPN compound Darlington tube structure to realize current output and connect with the load; the bias circuit provides static current for the input stage circuit, the intermediate stage circuit, the output stage circuit and the protection circuit; and solves the on-off of the high-voltage power analog integrated operational amplifier of the existing technology. Many chips and peripheral auxiliary circuits are often mixed or thick-film integrated to achieve, which has many technical problems, such as large volume, high cost, complex circuit structure, poor reliability and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种高压大功率集成运算放大器电路结构
本技术属于集成电路
，尤其涉及一种高压大功率集成运算放大器电路结构。
技术介绍
高压大功率集成运算放大器除具有对信号的采集、比较、放大、运算等通常的模拟IC特性功能外，由于其高压大电流的特点，非常适用于需要小体积、大输出功率的场合，广泛应用于一切末级需要大功率输出的电子装置中，在工业控制系统、通讯、汽车电子、轨道交通、新能源节能、军/民用航空航天、武器装备等各个领域都有广泛的应用，如工业控制系统和民用航天的电机驱动和陀螺驱动、汽车电子的音频放大和点火装置、轨道交通的电源变换、机车的电源阵列等，同时是各种武器装备中的关键核心器件。而现有技术的高压功率模拟集成运算放大器通常采用多个芯片和外围辅助电路混合集成或厚膜集成来实现，具有体积较大，成本高，电路结构复杂，可靠性差等缺陷。
技术实现思路
：本技术要解决的技术问题：提供一种高压大功率集成运算放大器电路结构。以解决现有技术的高压功率模拟集成运算放大器通常采用多个芯片和外围辅助电路混合集成或厚膜集成来实现，具有体积较大，成本高，电路结构复杂，可靠性差等缺陷等技术问题。本技术技术方案：一种高压大功率集成运算放大器电路结构，它包括：输入级电路：用结型场效应管做差分输入对管，采用共源-共栅结构，用双极型晶体管作有源负载，对输入信号进行预处理，抑制共模信号，放大差模信号，将信号传输到中间级电路；与中间级电路连接；中间级电路：对输入级电路的输出信号进行放大，并传输到输出级电路，与输出级电路连接；输出级电路：采用NPN+NPN复合达林顿管结构实现电流输出，与负载连接；偏置电路：为输入级电路、中间级电路、输出级电路和保护电路提供静态电流；与输入级电路、中间级电路、输出级电路和保护电路连接。所述保护电路为过流过热保护电路，过流保护电路通过采样输出电流，达到预警电流时导通，对输出级电路和中间级电路的晶体管进行分流，防止输出级电路晶体管因过流而烧毁；过热保护电路采用热敏管对温度进行检测，达到预警温度时过热保护电路开始工作，关断大电流支路，防止芯片被烧毁。输入级电路包括P型结型场效应管J1-J4，双极型晶体管T4-T8和电阻R1-R5；场效应管J1，J2源极分别接电阻R1和R2，J1和J2漏极与J3，J4源极相连接；J3漏极与双极型晶体管T6基极、T7集电极相连接，J4漏极连接晶体管T8集电极和中间级输入端；晶体管T4基极连接电阻R1，R2公共端，发射极连接电阻R3并连接到场效应管J3、J4栅极；晶体管T7、T8发射极连接相同阻值的电阻R4和R5。中间级电路包括晶体管T18，T19，电阻R11，R13，R14；晶体管T18发射极连接晶体管T17集电极和晶体管T19基极，T18集电极连接电源。晶体管T19集电极连接电阻R13、晶体管T24发射极和输出级输出端,T19发射极连接晶体管T10集电极和输出级下端输入；电容C1连接于晶体管T18基极与T19集电极。输出级电路包括晶体管T29-T32，电阻R15-R18；电阻R15,R16分别接于晶体管T29和T30的基极与发射极，电阻RCL接到晶体管T29和T30发射极，电阻R17和R18分别接于晶体管T31和T32基极与发射极。偏置电路包括晶体管T15、T16和T20，电阻R9和R10；晶体管T20、T21和T22基极相连，发射极分别连接电阻R10、R11和R12；晶体管T20基极和集电极连接到电阻R9，晶体管T15连接于T16基极和集电极；T9、T10、T11、T14和T16基极相连，晶体管T9发射极连接电阻R6，T11发射极连接电阻R7，T14发射极连接电阻R8；晶体管T2集电极与T3基极和T14集电极相连；晶体管T2和T1基极相连，发射极分别连接电阻R22和R23；晶体管T1基极与集电极相连，同时连接着T3发射极，T3集电极连接输入级的电阻R1和R2。过流保护电路包括晶体管T33和T34；晶体管T33和T34发射极相连，基极连接到输出端采样电阻RCL，集电极分别连接于T29基极，T12基极和T13基极；晶体管T25发射极连接电阻R19到T26基极和电阻R20，T26发射极连接晶体管T27和T28基极以及电阻R21；电阻RCL作为过流采样电阻，当输出电流大于预警电流时，晶体管T33和T34导通，分别从上下两端的输出级基极分流，使输出电流下降；同时T33和T34的导通使T12和作为二极管连接的晶体管T13导通，从中间级的基极分流。过热保护电路包括晶体管T25-T28、电阻R19-R21和稳压管D1，晶体管T27和T28为热敏晶体管，具有负温度系数，稳压管D1具有正温度系数；正常情况下调节电阻R20和R21使晶体管T27和T28处于截止状态；当工作电流升高导致温度达到预警值，D1两端压降变高，负温度系数的晶体管导通电压Vbe降低，使晶体管T27和T28导通，对输出级的基极电流进行分流，从而防止芯片的温度继续升高而损坏。本技术的有益效果：采用本技术的结构，当差模电压分别从同相端和反相端输入时，PJEFT栅极电位的改变将引起电流的变化，方向相反，镜像到电流源负载，动态电流从J4漏端输出，进入中间级的输入端，中间级的输入电阻作为输入级的负载电阻，实现电压的一级放大。从输入级流出的动态电流经过中间级的复合NPN管，电流再一次放大，有源负载的存在使得电压增益大大提高，实现了电压的二级放大。最后输出级的结构使得输入电阻较中间级的有源负载小，所以动态电流大部分流向输出级，输出级的达林顿管结构让等效输出电阻变得很小只有几十欧姆，具有很强的带负载和大电流输出能力，节省了空间；本技术具有极小的输入偏置电流，同时具有很低的输入失调电压、输入失调电流，开环增益可达到90dB以上，共模抑制比大于95dB，并且具有输出9A的峰值电流的能力；本技术与现有技术相比，具有以下优点：采用单芯片集成实现高压功率运算放大器，无需任何外围辅助电路即可实现高电源电压工作和大电流输出，而不是采用通常的多个芯片和外围辅助电路混合集成或厚膜集成来实现，体积仅为同类模块化高压功率运算放大器产品的20%甚至更小，且可靠性更高。本技术还可实际需要调节输出级功率管的相关参数，实现不同容量的功率输出，增加芯片应用的灵活度；解决了现有技术的高压功率模拟集成运算放大器通常采用多个芯片和外围辅助电路混合集成或厚膜集成来实现，具有体积较大，成本高，电路结构复杂，可靠性差等缺陷等技术问题。附图说明：图1本技术结构示意图；图2为本技术电路组成示意图。具体实施方式：一种高压大功率集成运算放大器电路结构，它包括：输入级电路：用结型场效应管做差分输入对管，采用共源-共栅结构，用双极型晶体管作有源负载，对输入信号进行预处理，抑制共模信号，放大差模信号，将信号传输到中间级电路；与中间级电路连接；中间级电路：对输入级电路的输出信号进行放大，并传输到输出级电路，与输出级电路连接；输出级电路：采用NPN+NPN复合达林顿管结构实现电流输出，与负载连接；偏置电路：为输入级电路、中间级电路、输出级电路和保护电路提供静态电流；与输入级电路、中间级电路、输出级电路和保护电路连接。所述保护电路为过流过热保护电路，过流保护电路通过采样输出电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压大功率集成运算放大器电路结构，它包括：输入级电路，其特征在于：输入级电路与中间级电路连接；中间级电路与输出级电路连接；输出级电路与负载连接；偏置电路与输入级电路、中间级电路、输出级电路和保护电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种高压大功率集成运算放大器电路结构，它包括：输入级电路，其特征在于：输入级电路与中间级电路连接；中间级电路与输出级电路连接；输出级电路与负载连接；偏置电路与输入级电路、中间级电路、输出级电路和保护电路连接。2.根据权利要求1所述的一种高压大功率集成运算放大器电路结构，其特征在于：所述保护电路为过流过热保护电路，保护电路与输出级电路和偏置电路连接。3.根据权利要求1所述的一种高压大功率集成运算放大器电路结构，其特征在于：输入级电路包括P型结型场效应管J1-J4，双极型晶体管T4-T8和电阻R1-R5；场效应管J1，J2源极分别接电阻R1和R2，J1和J2漏极与J3，J4源极相连接；J3漏极与双极型晶体管T6基极、T7集电极相连接，J4漏极连接晶体管T8集电极和中间级输入端；晶体管T4基极连接电阻R1，R2公共端，发射极连接电阻R3并连接到场效应管J3、J4栅极；晶体管T7、T8发射极连接相同阻值的电阻R4和R5。4.根据权利要求1所述的一种高压大功率集成运算放大器电路结构，其特征在于：中间级电路包括晶体管T18，T19，电阻R11，R13，R14；晶体管T18发射极连接晶体管T17集电极和晶体管T19基极，T18集电极连接电源，晶体管T19集电极连接电阻R13、晶体管T24发射极和输出级输出端，T19发射极连接晶体管T10集电极和输出级下端输入；电容C1连接于晶体管T18基极与T19集电极。5.根据权利要求1所述的一种高压大功率集成运算放大器电路结构，其特征在于：输出级电路包括晶体管T29-T32，电阻R15-R18；电阻R15，R16分别接于晶体管T29和T30的基极与发射极，电阻RCL接到晶体管T29和T30发射极，电阻R17和R18分别接于晶体管T31和T32基极与发射极。6.根据权利要求1所述的一种高压大功率集成运算放大器电路结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨发顺，马奎，时晨杰，施建磊，韩前磊，王勇勇，杨勋勇，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：新型
国别省市：贵州,52