ADHV4702-1是一款精密220 V運算放大器。有了該器件，就不需要自舉傳統(tǒng)低壓運算放大器，220 V以下信號范圍的高壓設(shè)計得以簡化。如果應(yīng)用需要更高電壓，那么可以應(yīng)用自舉技術(shù)，輕松地將電路工作范圍增加兩倍以上。下面說明一個基于ADHV4702-1的500 V放大器設(shè)計示例。

電壓范圍

如上所述，擴展器電路的范圍在理論上是無限的，但存在如下一些實際限制：

?電源電壓和電流額定值

?電阻和場效應(yīng)晶體管(FET)功耗

?FET擊穿電壓

直流偏置電平

首先，考慮提供給放大器的電源電壓。任何在器件額定電源電壓范圍內(nèi)的電壓都有效。然而，功耗是基于所選擇的工作電壓在放大器和FET之間分配。對于給定的原始電源電壓，運算放大器電源電壓越低，F(xiàn)ET中的漏源電壓(VDS)越高，功耗也相應(yīng)地進行分配。應(yīng)選擇適當?shù)倪\算放大器電源電壓，從而以最有利于散熱的方式在器件之間分配功耗。

其次，使用下式計算將原始電源電壓(VRAW)降低到放大器期望電源電壓(VAMP)所需的分壓比：
VRAW/VAMP = (RTOP + RBOT)/RBOT

其中，RTOP為頂部電阻，RBOT為底部電阻。

對于下例，考慮運算放大器標稱電源電壓為±100 V。對于需要±250 V擺幅范圍的應(yīng)用，通過下式計算分壓比：

分壓比 = 250 V/100 V = 2.5或2.5:1

然后，使用便于獲得的標準值電阻設(shè)計電阻分壓器，盡可能接近地實現(xiàn)此分壓比。請注意，由于涉及高電壓，電阻功耗可能比預(yù)期要高。

靜態(tài)功耗

對于所選電阻值，應(yīng)選擇能夠應(yīng)對相應(yīng)靜態(tài)功耗的電阻尺寸。相反，如果電阻的物理尺寸受限，應(yīng)選擇適當?shù)碾娮柚祦韺⑸嵯拗圃陬~定范圍內(nèi)。

在該示例中，RTOP達到150 V，RBOT達到100 V。使用額定功率為1/2瓦的2512電阻，設(shè)計必須將每個電阻器的功耗(V2/R)限制在0.5 W以下。計算每個電阻的最小值，如下所示：

RTOP = (150 V)2/0.5 W = 45 kΩ(最小值)

RBOT = (100 V)2/0.5 W = 20 kΩ(最小值)

將較高值電阻(45kΩ)作為功耗的限制因素，RBOT值產(chǎn)生一個2.5:1分壓器，同時觀測靜態(tài)功耗限值為
RBOT = RTOP/1.5 = 30 kΩ

其功耗為(100 V)2/30 kΩ = 0.33 W。

瞬時功耗

考慮到電阻的瞬時電壓取決于放大器的輸出電壓以及電源電壓，本例中任何時刻每個分壓器上的電壓可能高達350 V(VCC = 250 V且VOUT = -100 V)。正弦輸出波形在VCC和VEE分壓器中產(chǎn)生相同的平均功耗，但任何非零平均輸出都會導(dǎo)致一個分壓器的功耗高于另一個分壓器的功耗。對于滿量程直流輸出(或方波)，瞬時功耗為最大功耗。

在此示例中，為將瞬時功耗保持在0.5 W以下，每個分壓器中兩個電阻之和(RSUM)不得小于以下值：
RSUM = (350 V)2/0.5 W = 245 kΩ

因此，電阻比為1.5:1(對于2.5:1分壓器)時，各個電阻的最小值如下：

?RTOP = 147 kΩ

?RBOT = 98 kΩ

FET選擇

承受最壞情況偏置條件所需的擊穿電壓主要決定FET的選擇;當輸出飽和，使得一個FET處于最大VDS，另一個FET處于最小VDS時，便可明白這一點。在前面的示例中，最高絕對VDS約為300 V，即總原始電源電壓(500 V)減去放大器的總電源電壓(200 V)。因此，F(xiàn)ET必須承受至少300 V電壓而不被擊穿。

功耗必須針對最壞情況VDS和工作電流來計算，并且必須選擇指定在此功率水平下工作的FET。