ОУ с "плавающим" питанием

Иногда возникает необходимость измерить высоковольтный сигнал, причем измерителем с очень высоким входным сопротивлением. Применять обычный резистивный делитель в таких случаях нельзя. Решить проблему можно с помощью повторителя на ОУ с малыми входными токами, если применить для него "плавающее" питание. Выходное напряжение такого повторителя можно поделить с помощью обычного резистивного делителя, а затем измерить.

В данном примере на основе ОУ с "плавающим" питанием реализован повторитель сигнала, изменяющегося в диапазоне ±40 В. При необходимости этот диапазон можно расширить без каких-либо принципиальных доработок схемы. Принципиальная схема высоковольтного повторителя напряжения показана на рис. 1. Основой повторителя служит ОУ с малыми входными токами, в данном случае это AD711. Этот ОУ имеет максимально допустимое напряжение питания ±18 В, поэтому он не может напрямую использоваться в высоковольтном повторителе. Для того, чтобы не превышать максимально допустимое напряжение питания ОУ, питание сделано "плавающим" и поддерживается на уровне ±10 В относительно выходного напряжения ОУ. Это значение задано стабилитронами VD5, VD6. Ток через стабилитроны порядка 2.5 мА обеспечивают генераторы тока, собранные на транзисторах VT3, VT4. Полученное с помощью стабилитронов напряжение через повторители на транзисторах VT1, VT2 используется для питания ОУ. Таким образом, напряжение питания ОУ будет примерно на 0.7 В ниже напряжения стабилизации стабилитронов.

Sepic

Рис. 1. Принципиальная схема повторителя на ОУ с "плавающим" питанием.

Если на вход ОУ подать сигнал, выходное напряжение ОУ будет изменяться. Вместе с ним будет изменяться и напряжение питания, оно всегда будет составлять примерно ±10 В относительно уровня сигнала.

Стабилитроны VD3, VD4 защищают ОУ от выбросов напряжения при резком изменении входного сигнала. Эти два стабилитрона можно заменить одним с напряжением стабилизации равным или большим, чем суммарное напряжение стабилизации стабилитронов VD5, VD6. Конденсаторы C1, C2 обеспечивают развязку напряжения питания ОУ по переменному току, предотвращая его самовозбуждение. Диоды VD1, VD2 защищают вход ОУ от выбросов напряжения при резком изменении входного сигнала. Нужно отметить, что эти диоды включены между входом и выходом повторителя напряжения, поэтому к ним приложена очень небольшая разность потенциалов (не больше напряжения смещения ОУ). Поэтому ток утечки, который добавляется к входному току, будет пренебрежимо мал.


Ридико Леонид Иванович
e-mail: wubblick@yahoo.com