CN103715936B - 由分立件构成的双极性高压脉冲输出的放大电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电子工业及环保等领域里光纤传感、充电装置、测量仪器、环境监测等仪器设备中的由分立件构成的双极性高压脉冲输出的放大电路。包括脉冲输入控制电路、输出控制及反馈电路、驱动及保护电路、脉冲输出电路，脉冲输入控制电路分别通过输出控制及反馈电路、驱动及保护电路与脉冲输出电路连接，输出控制及反馈电路与脉冲输出电路连接。本发明的有益效果是：电路结构简单，成本低、效率高、重复频率变化范围大、可放大输出双极性脉冲、输出脉冲幅度高，易于小型化或模块化设计，方便用户使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电子工业及环保等领域里光纤传感、充电装置、测量仪器、环境监测等仪器设备中的由分立件构成的双极性高压脉冲输出的放大电路。
背景技术
随着科技的不断发展，各种脉冲电源的应用越来越广泛，除单极性脉冲输出外，市场对双极性脉冲输出的需求越来越大，且要求有较高的输出脉冲幅度及重复频率。为达到相关指标要求，此类脉冲电源往往制作体积较大，成本高、效率较低，实际使用很不方便。
发明内容
鉴于现实的应用和市场需求情况，本发明提供了一种电路结构简单、效率高、重复频率变化范围大、可输出正负脉冲且脉冲幅度较高等特点的由分立件构成的双极性高压脉冲输出的放大电路。
本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种由分立件构成的双极性高压脉冲输出的放大电路，其特征在于：包括脉冲输入控制电路、输出控制及反馈电路、驱动及保护电路、脉冲输出电路，所述脉冲输入控制电路分别通过输出控制及反馈电路、驱动及保护电路与脉冲输出电路连接，所述输出控制及反馈电路与脉冲输出电路连接；
所述脉冲输入控制电路中，三极管T1基极与三极管T2的基极相连并接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接电阻R18的一端，并与脉冲输入端Vi连接，电阻R18的另一端接地GND，三极管T1的发射极通过电阻R2接三极管T2的集电极并与负供电电源-V相连，三极管T2的发射极通过电阻R1接三极管T1的集电极并与正供电电源+V相连，电容C2的一端与正供电电源+V相连，电容C2的另一端接地GND，电容C3的一端与负供电电源-V相连，电容C3的另一端接地GND；
所述输出控制及反馈电路中，二极管D1的正极接脉冲输入控制电路中三极管T2的发射极，二极管D2的负极接脉冲输入控制电路中三极管T1的发射极，二极管D1的负极接三极管T3的基极，二极管D2的正极接三极管T4的基极，三极管T5的基极和集电极相连后与三极管T3的集电极相连，三极管T5的发射极通过电阻R3与正供电电源+V相连，三极管T6的基极和集电极相连后与三极管T4的集电极相连，三极管T6的发射极通过电阻R4与负供电电源-V相连，电阻R13与电阻R14并联，电阻R15与电容C1并联，电阻R13的一端接电阻R15的一端，并与电阻R5和R6的一端相连，电阻R15的另一端接地GND，电阻R5的另一端接三极管T3的发射极，电阻R6的另一端接三极管T4的发射极；
所述驱动及保护电路中，三极管T7的基极接输出控制及反馈电路中三极管T3的集电极，三极管T7的发射极通过电阻R7与正供电电源+V相连，三极管T8的基极接输出控制及反馈电路中三极管T4的集电极，三极管T8的发射极通过电阻R8与负供电电源-V相连，高速双二极管D3的公共端COM与高速双二极管D4的公共端COM相连，高速双二极管D3的阳极A接三极管T7的集电极，高速双二极管D3的阴极K接三极管T8的集电极，高速双二极管D4的阳极A与阴极K相连；
所述脉冲输出电路中，三极管T9和T11的基极相连后接驱动及保护电路中三极管T7的集电极，三极管T9和T11的集电极相连后接正供电电源+V，三极管T9和T11的发射极分别接电阻R9和电阻R11的一端，三极管T10和T12的基极相连后接驱动及保护电路中三极管T8的集电极，三极管T10和T12的集电极相连后接负供电电源-V，三极管T10和T12的发射极分别接电阻R10和电阻R12的一端，电阻R9、R10、R11、R12的另一端相连后，分别接驱动及保护电路中高速二极管D4的阳极A、输出控制及反馈电路中电阻R13的另一端、电阻R16的一端，电阻R16的另一端接脉冲输出端Vo。
本发明的有益效果是：电路结构简单，成本低、效率高、重复频率变化范围大、可放大输出双极性脉冲、输出脉冲幅度高，易于小型化或模块化设计，方便用户使用。
附图说明
图1为本发明的电路连接框图；
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种由分立件构成的双极性高压脉冲输出的放大电路，包括脉冲输入控制电路、输出控制及反馈电路、驱动及保护电路、脉冲输出电路，脉冲输入控制电路分别通过输出控制及反馈电路、驱动及保护电路与脉冲输出电路连接，输出控制及反馈电路与脉冲输出电路连接。
上述脉冲输入控制电路中，三极管T1基极与三极管T2的基极相连并接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接电阻R18的一端，并与脉冲输入端Vi连接，电阻R18的另一端接地GND，三极管T1的发射极通过电阻R2接三极管T2的集电极并与负供电电源-V相连，三极管T2的发射极通过电阻R1接三极管T1的集电极并与正供电电源+V相连，电容C2的一端与正供电电源+V相连，电容C2的另一端接地GND，电容C3的一端与负供电电源-V相连，电容C3的另一端接地GND；
上述输出控制及反馈电路中，二极管D1的正极接脉冲输入控制电路中三极管T2的发射极，二极管D2的负极接脉冲输入控制电路中三极管T1的发射极，二极管D1的负极接三极管T3的基极，二极管D2的正极接三极管T4的基极，三极管T5的基极和集电极相连后与三极管T3的集电极相连，三极管T5的发射极通过电阻R3与正供电电源+V相连，三极管T6的基极和集电极相连后与三极管T4的集电极相连，三极管T6的发射极通过电阻R4与负供电电源-V相连，电阻R13与电阻R14并联，电阻R15与电容C1并联，电阻R13的一端接电阻R15的一端，并与电阻R5和R6的一端相连，电阻R15的另一端接地GND，电阻R5的另一端接三极管T3的发射极，电阻R6的另一端接三极管T4的发射极；
上述驱动及保护电路中，三极管T7的基极接输出控制及反馈电路中三极管T3的集电极，三极管T7的发射极通过电阻R7与正供电电源+V相连，三极管T8的基极接输出控制及反馈电路中三极管T4的集电极，三极管T8的发射极通过电阻R8与负供电电源-V相连，高速双二极管D3的公共端COM与高速双二极管D4的公共端COM相连，高速双二极管D3的阳极A接三极管T7的集电极，高速双二极管D3的阴极K接三极管T8的集电极，高速双二极管D4的阳极A与阴极K相连；
上述脉冲输出电路中，三极管T9和T11的基极相连后接驱动及保护电路中三极管T7的集电极，三极管T9和T11的集电极相连后接正供电电源+V，三极管T9和T11的发射极分别接电阻R9和电阻R11的一端，三极管T10和T12的基极相连后接驱动及保护电路中三极管T8的集电极，三极管T10和T12的集电极相连后接负供电电源-V，三极管T10和T12的发射极分别接电阻R10和电阻R12的一端，电阻R9、R10、R11、R12的另一端相连后，分别接驱动及保护电路中高速二极管D4的阳极A、输出控制及反馈电路中电阻R13的另一端、电阻R16的一端，电阻R16的另一端接脉冲输出端Vo；
该脉冲放大电路主要由输入控制、输出控制及反馈、驱动及输出等部分组成，该电路全部由分立元器件构成。电路通过对输入的双极性脉冲方波信号进行极性判定，开通或截断相关脉冲极性通道，同时通过输出反馈，控制当前输出的极性通道，最终通过高压驱动输出完成对输入正负脉冲方波信号幅度放大的目的。另外，在允许范围内也可调节输出脉冲宽度。该电路的核心器件十二个三极管，主要特点是反压高、工作电流大、漏流小（<20nA）、高频特性好（fT>100MHz）。电路整体结构简单，耗能小，重复频率高，输出脉冲波形好，最大单极性输出脉冲幅度可达150V（本电路最大为100V左右）。
为提高电路性能，选用噪声低、温漂小、高频特性好的元器件。所有元器件可采用贴片封装，以减小外形尺寸。
工作原理
在脉冲输入控制电路中，三极管T1和T2主要完成对输入脉冲方波信号极性的判定。当输入为正脉冲方波时，三极管T1开启，三极管T2关闭；而当输入为负脉冲方波时，三极管T2开启，三极管T1关闭。
在输出控制及反馈电路中，当输入为正脉冲方波时，三极管T3导通，进而开通正脉冲放大通道，同时三极管T4截止，进而关断负脉冲放大通道；当输入为负脉冲方波时，三极管T4导通，进而开通负脉冲放大通道，同时三极管T3截止，进而关断正脉冲放大通道。另外，通过电阻R13、R14、R15和电容C1等组成的输出延时采样反馈，控制关闭当前输出的极性通道。
在驱动及保护电路和脉冲输出电路中，当输入为正脉冲方波时，三极管T7导通，进而驱动由三极管T9和T11组成的复合管饱和导通，输出高压正脉冲方波，同时三极管T8截止，进而由三极管T10和T12组成的复合管关闭截止；当输入为负脉冲方波时，三极管T8导通，进而驱动由三极管T10和T12组成的复合管饱和导通，输出高压负脉冲方波，同时三极管T7截止，进而由三极管T9和T11组成的复合管关闭截止。
高速双二极管D3、D4的作用是限制最大输出脉冲电流和输出保护。电阻R9、R10、R11、R12为均流电阻。
Claims (1)
1.一种由分立件构成的双极性高压脉冲输出的放大电路，其特征在于：包括脉冲输入控制电路、输出控制及反馈电路、驱动及保护电路、脉冲输出电路，所述脉冲输入控制电路分别通过输出控制及反馈电路、驱动及保护电路与脉冲输出电路连接，所述输出控制及反馈电路与脉冲输出电路连接；
所述脉冲输入控制电路中，三极管T1基极与三极管T2的基极相连并接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接电阻R18的一端，并与脉冲输入端Vi连接，电阻R18的另一端接地GND，三极管T1的发射极通过电阻R2接三极管T2的集电极并与负供电电源-V相连，三极管T2的发射极通过电阻R1接三极管T1的集电极并与正供电电源+V相连，电容C2的一端与正供电电源+V相连，电容C2的另一端接地GND，电容C3的一端与负供电电源-V相连，电容C3的另一端接地GND；
所述输出控制及反馈电路中，二极管D1的正极接脉冲输入控制电路中三极管T2的发射极，二极管D2的负极接脉冲输入控制电路中三极管T1的发射极，二极管D1的负极接三极管T3的基极，二极管D2的正极接三极管T4的基极，三极管T5的基极和集电极相连后与三极管T3的集电极相连，三极管T5的发射极通过电阻R3与正供电电源+V相连，三极管T6的基极和集电极相连后与三极管T4的集电极相连，三极管T6的发射极通过电阻R4与负供电电源-V相连，电阻R13与电阻R14并联，电阻R15与电容C1并联，电阻R13的一端接电阻R15的一端，并与电阻R5和R6的一端相连，电阻R15的另一端接地GND，电阻R5的另一端接三极管T3的发射极，电阻R6的另一端接三极管T4的发射极；
所述驱动及保护电路中，三极管T7的基极接输出控制及反馈电路中三极管T3的集电极，三极管T7的发射极通过电阻R7与正供电电源+V相连，三极管T8的基极接输出控制及反馈电路中三极管T4的集电极，三极管T8的发射极通过电阻R8与负供电电源-V相连，高速双二极管D3的公共端COM与高速双二极管D4的公共端COM相连，高速双二极管D3的阳极A接三极管T7的集电极，高速双二极管D3的阴极K接三极管T8的集电极，高速双二极管D4的阳极A与阴极K相连；
所述脉冲输出电路中，三极管T9和T11的基极相连后接驱动及保护电路中三极管T7的集电极，三极管T9和T11的集电极相连后接正供电电源+V，三极管T9和T11的发射极分别接电阻R9和电阻R11的一端，三极管T10和T12的基极相连后接驱动及保护电路中三极管T8的集电极，三极管T10和T12的集电极相连后接负供电电源-V，三极管T10和T12的发射极分别接电阻R10和电阻R12的一端，电阻R9、R10、R11、R12的另一端相连后，分别接驱动及保护电路中高速二极管D4的阳极A、输出控制及反馈电路中电阻R13的另一端、电阻R16的一端，电阻R16的另一端接脉冲输出端Vo。
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