1、概述
PA42是美国APEX公司推出的一种高电压单片场效应管大功率运算扩大器，它具有作业电压高（350V），静态电流小、输出电流大（峰值120mA，接连输出电流可达120mA）、价格低廉等特色。运用该扩大器可在进步可靠性的一起取得曾经需在混合规划中才干到达的功用，它内部的输入维护电路避免了过高的共模、差模电压及静电泄放的影响，其安全作业区无二次击穿约束，因而只需挑选适宜的限流电阻就可驱动不同的负载。通过PA42的外部可调补偿电路能够使规划人员依据详细的运用来挑选适宜的带宽和增益。
PA42芯片选用10脚单列直插（SIP）密封陶瓷封装，其引脚摆放如图1所示。各引脚功用界说如下：
1脚：扩大器正输入端； 2脚：扩大器负输入端；
3脚、4脚：未用；
5脚：负电源；
6脚：正电源；
7脚：限流电阻输入；
8脚：外部补偿电阻输入端；
9脚：外部补偿电容输入端；
10脚：扩大器输出端。
2、 作业原理及外围器材挑选
高压器材和一般的低压器材有许多的不同，在详细设计时由于作业电压的增高就有许多问题需求重新考虑，图2为扩大器PA42的典型外围元件衔接图。下面结合此图介绍一下该器材的作业原理以及挑选外围器材时应当遵从的准则和需求留意的一些问题。
2.1 限流及限流电阻
为了使器材能够正常作业，图2中的限流电阻RcL的最小取值应为18Ω。为了进步扩大器的安稳性，在满意限流要求的前提下，应尽量选取较大阻值的限流电阻。详细选取可依据下式来估量：
RcL=3／ILim
应当阐明：在实践核算器材总的输出电阻时，器材自身的典型输出电阻加上终究选取的限流电阻才是器材的实践输出电阻。还有一点需求留意的是：通过悉数负载电流和限流电阻能够得到输出电压起伏受实践限流电阻影响的详细值，其核算公式如下：
VR=IoRcL
式中，VR为输出电压的减小量。
在实践规划中，关于对输出电压起伏有要求的场合，应选用一个适宜的作业电源。别的，当扩大器限流的时分，在负半周的限流区会呈现谐振频率很难确认的小信号伪谐振，这是由器材自身的特性决议的。器材一旦脱节限流状况回到正常的作业状况，谐振会主动中止。
2.2．输入维护
许多高压扩大器都有一个输入差分电压等级，与低压扩大器比较，高压扩大器简单引起差分输入过电压，这种输入端的过电压一般是由于电源振动或许输出端通过电容CF瞬时反应到输入端而发生的。当需求扩大器供给最大压摆率以答应满意高的差分输入电压满意过载驱动时，一般可选用在输入端并联二极管钳位的办法，将差分输入电压钳位在±0.7V或许 ±1.4V（如图2所示）。这种二极管一般应挑选象1N4148等低电容快信号的管子，假如考虑到低走漏的要素，则2N4416、2N5457等场效应管是首选类型。关于PA42来说，尽管其输入维护电路能够接受高达 器材电源电压的共模输入以及高达±16V的差模输入（超越16V的差模输入将被输入维护电路主动钳位在16V），可是假如输入端负荷过重的话，从信号源只是取得几个毫安的电流，维护电路就会遭到破坏。在这种情况下，除了上面说到的二极管钳位维护以外，在输入引脚内部300Ω的集成限流电阻的基础上再在外部添加限流电阻即可起到维护作用，一般将输入电流约束在lmA以下即可。
2.3 补偿电容和补偿电阻
当器材在大于10nF的容性负载下作业时，假如单位增益补偿安稳，那么，电路将有满意的相角裕度。可是由求和点（器材的负输入引脚）的点电容和反应网络构成的低通电路形成的相移有或许使器材的作业不安稳。因而，按照一般的准则，求和点的负载电阻（输入电阻和反应电阻的并联）应该在5kΩ左右，在低增益（《10）情况下还应该更小一些。别的，能够选用在反应电阻上并联一旁路电容CF的办法来改进器材的安稳性。可是，反应电阻和并联旁路电容的复合时间常数必定要和求和点电阻与求和点电容的时间常数相匹配。由于该器材选用外部补偿，因而规划时可依据详细的运用来挑选。外部补偿电容Cc的耐压值至少要等于扩大器的作业电压，有条件的话，应当尽或许地选取温度安稳性较好的电容（象NPO电容等），由于大部分电压将加在Cc上，而Rc上的电压很小或许为零，因而Rc一般选取规范的1／8W的金属膜电阻就能够了。补偿电容和补偿电阻应当尽或许近地焊接在对应的扩大器引脚处，以避免伪谐振的发生。
2.4 输出二极管
一般的场效应管高电压扩大器内部都集成有输出到电源端的维护二极管，而高压双极性扩大器PA42内部却没有集成这些二极管，因而，一般需求外接DFB（如图2）。外接的管子应当挑选快速反向康复二极管。管子的康复速度按照预期的回馈能量频率一般应挑选500ns或许更快。管子的最高反向耐压至少应当等于扩大器的电源电压。这样，不管是关于压电元件遭到机械压力而发生的偶尔瞬时电压，仍是关于某些潜在的继续高能量回馈运用场合，扩大器都能够遭到很好的维护。
2.5 瞬态电压抑制器
实践上，电源线上一般都存在以下两种不期望的瞬间电压，首先是电源振动引起的过电压，其次是当某一频率的回馈能量通过维护二极管倒入电源时，扩大器电源端相关于该频率回馈能量而导致的扩大器过电压。在电源线和地之间跨接瞬间电压抑制器Vtr可供给一低阻通道，然后起到很好的维护作用。假如选用无极性瞬态抑制器，在电源反接时，瞬态电压抑制器还能够起到前向基准二极管的作用，然后有用避免反相的电流流过扩大器。
2.6 反应和输入元件
图2中的R1在正常情况下的耐压很低，且功耗也很低，由于大部分输入信号的峰值都低于10V，为此可挑选一规范的金属膜电阻。RFl，RF2和RF3的选取要考虑到功耗、电阻的电压系数等要素。
为了满意这些电阻的功耗和电压系数，一般可采纳几个电阻串联到反应回路的办法。
3、 典型运用
图3是运用PA42规划的高压锯齿波发生器的衔接电路，电路中的信号源部分选用美国MAXIM公司的函数发生器MAX038，发生的是频率为200Hz-20kHz可调、幅值为±5V的锯齿波，该锯齿波通过PA42扩大即可取得±100V的扫描电压以用来驱动等离子体确诊探针。由于PA42具有杰出的输出线性度，因而具有很好的作用。
4、 结束语
PA42以其体积小、性价比高级特色在变形印象聚集、生化鼓励源、核算机和真空管的接口等多种场合得到了广泛的运用。由于该器材为场效应管器材，其补偿引脚都接到了内部场效应管的门极，因而，在测验和插拔的时分要分外留意，别的，在扩大器的供电回路中不该选用保险丝，由于这样或许引起扩大器的电源对地悬空而形成扩大器的永久损坏。
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