一个高压运算放大电路的仿真

在网络上搜索High Voltage Amplifier Circuit，很容易搜索到这个图片：

 

很明显，这个电路有几处明显的错误，有几个节点连接的位置不正确，其评论中有修改方法（注意，这里与其评论中的修改方法不完全相同）。稍微简化一下，进行仿真，其电路如下：

 

 注意啊，这里IRFP9240和IRFP240的耐压都不满足500V的要求，但是因为MOSFET的仿真参数中没有设置击穿电压参数，因此可以仿真其工作原理。

运算放大器U₁的输出控制M₆和M₇的V_GS电压，从而控制流过R₆和R₁₇的电流(阻值应改为4.8k，否则静态电流太大)，而控制R₁₆和R₁₇的压降就是控制M₁和M₁₂的V_GS电压。

所以高压部分由M₁和M₁₂实现限流，而M₂、M₃、M₄、M₉、M₁₀、M₁₁则实现分压作用。通常还会在R₂、R₃、R₄、R₅和R₁₈、R₁₉、R₂₀、R₃₅这些分压电阻两端并联分压电容，确保对交流电压也可以实现分压。而电阻_R1和R₂₁可以省略。

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重新调整后的电路如下图所示，仿真可以看到，M₁到M₄的V_DS是近似均分电压的。

1、MOSFET的耐压，计算耐压的时候，要按照供电是2000V进行计算，而不是1000V。

2、静态电流，稳压管的电压V_Z=6.2V，MOSFET的阈值电压V_GS(th)=2~4V，R₂的静态电流=1000V/(R₂+R₃+R₄)=110uA，R₉的静态电流=(V_Z-V_GS(th))/R₉=550uA~1.05mA，所以流过R₆的静态电流为660uA~1.16mA，则R₆两端的电压为3.6V~6.3V，注意哈，这个R₆有点大。所以R₆或者R₉应改为可调电阻，来适应VGS离散的情况。负电压侧与此计算方法类似。

 

 

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如果可以看懂上面的仿真电路，可以尝试学习一下吉时利的237的功率放大电路的原理图：

 

 

其原理仿真如下（注意功率管耐压仍然不满足实际需求，但不影响仿真结果或者说不影响仿真理解电路的工作原理）：

 

 仿真电路省略了限流电路。237的功率放大电路是G类功率放大电路，或者说时B+C类放大电路。

在低压时，+/-150V电源供电，此时高压部分截止；在高压时，+/-1200V电源供电。

电路简化并建立仿真电路之后，可以通过仿真，更深入地理解电路的工作原理。

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在这里增加一下仿真文件下载的百度网盘链接：

https://pan.baidu.com/s/1_40u31Myw6fxvwkmgMNmbA

提取码：FZWJ

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