[实用新型]V/I源表用功率放大器

说明书

所属技术领域

本实用新型公开了一种V/I源表用功率放大器，其功能和性能适合于半导体器件专用测试设备中的各种V/I源表，同时也适用于其它需要高性能功率放大器的场合。

背景技术

V/I源表用功率放大器是半导体器件专用测试设备中V/I源表内的重要环节，其性能直接影响V/I源表的性能和稳定性，由于半导体器件专用测试设备中V/I源表的特性需求，对功率放大器的特殊要求为：

1.适合于在宽范围电源电压下使用。

2.具有从微安到数安培，数十安培的大电流范围工作的能力。

3.具有从直流到200KHz以上的频带宽度。

4.具有10V/uS以上的高压摆率输出。

5.具有方便的闭环增益调节能力。

6.具有良好的稳定性。在各种电压、电流下，在脉冲工作方式下，在和V/I源表内的其它线路闭环工作时均不能有自激振荡的现象。

7.具有高电源电压利用效率。

8.在功率放大器的输出端需要叠加一组宽电压范围浮动的正、负浮动电压源。

一般的功率放大器线路难以同时满足上述要求，采用双极晶体管作输出级的功率放大器需要较大的输入驱动电流，因而会有较大的静态功耗。采用MOS场效应管件输出级(源极输出)的功率放大器由于其栅、源电压较高致使功放级的电源电压利用率降低。本实用新型采用MOS场效应管作输出级，但采用漏极输出，并设计了前置运算放大器和功率输出级之间的独特衔接方式，解决了功率放大器设计中诸多特性之间的矛盾。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型解决相关技术问题所采用的技术方案是：设计一种为半导体器件专用测试设备中V/I源表所用的功率放大器。

其特征是：功率放大器由高性能运算放大器、功率场效应管、三极管和相关外围元器件购成；运算放大器的供电由三极管电压跟随器的发射极提供；三极管的基极接模拟电源VDD和VSS；对于动态信号三极管工作在共基极方式下；功率场效应管的输出采用漏极输出而不是源极输出；功率放大器同时具有闭环电压反馈和电流反馈；功率放大器的输出端叠加一组供V/I源表内运算放大器工作的浮动电源；浮动电源采用恒流稳压的工作方式。

本实用新型的有益效果是，采用简洁的设计实现了宽电压、电流范围，宽频带，高压摆率，高电源电压利用率的功率放大器。满足了半导体器件专用测试设备中V/I源表对功率放大器的要求，进而明显提高了半导体器件专用测试设备中V/I源表的性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是功率放大器电原理图。

具体实施方式

在图1中，高开环增益的运放放大器(N1)的通过输入电阻(R1)和反馈电阻(R2)的闭环，可以方便地控制整个功率放大器的闭环增益，同时也获得了良好的闭环稳定性。

NPN三极管(V1)和PNP三极管(V2)的基极分别接入模拟电源VDD和VSS，从直流供电的角度来看，三极管(V1和V2)是电压跟随器工作方式，其发射极向运算放大器提供正负电源(电压略低于VDD和VSS)。从动态的角度来看，三极管(V1和V2)工作在共基极工作方式，其基极电位被模拟电源VDD和VSS固定，三极管(V1和V2)的发射极电流和集电极电流就是运算放大器的电源电流。当功率放大器输入端(IN)有输出时，其输出电压会有所变化，由于电阻(R7)的存在，运算放大器(N1)输出将有一个电流变化，这一电流变化会改变运算放大器(N1)的正电源电流或负电源电流，同时通过三极管(V1和V2)传递到电阻(R3)或电阻(R4)，并使电阻(R3)或电阻(R4)上产生电压变化，这一电压变化就可以驱动工作在漏极输出方式下的功率级的P沟MOS场效应管(V3)或N沟MOS 场效应管(V4)的栅极，使其导通，并完成电压和电流的输出。运放放大器(N1)稳定的静态工作电流将在电阻(R3和R4)上产生稳定的初始电压，从而使MOS场效应管(V3或V4)有一个稳定的静态工作电流，以消除其交越失真。

电阻(R8)完成功率级内部的电流负反馈，电阻(R8)和电阻(R7)的比例决定了反馈系数。稳压二极管(V7和V8)分别用于保护MOS场效应管(V3或V4)的栅、源间电压。

三极管(V5)、二极管(V9、V10)和电阻(R11)构成了正恒流线路，三极管(V6)、二极管(V11、V12)和电阻(R12)构成了负恒流线路，分别在稳压二极管(V13和V14)上稳定出一组正负浮动电压(FS+和FS-)，该组浮动电压叠加在功放输出端(OUT)上，可以随功放输出端(OUT)宽范围浮动，用于提供V/I源表的SENSE运放跟随器工作。