運放在設(shè)計中采用單電源工作方式，用作差分放大器，可將部分輸出電壓和的+5 V參考電壓進行比較。而+5 V基準(zhǔn)電壓源可采用LP2951，它具有低的靜態(tài)電流和低的壓差電壓，因此在壓差條件下靜態(tài)電流僅有微小的增加，可以延長使用壽命。另外，5 V基準(zhǔn)電壓也可作為后續(xù)測量電路的工作電源，可實現(xiàn)電源的統(tǒng)一。

系統(tǒng)中如果輸出電壓HV是1250 V，后經(jīng)R6和R7分壓為5 V，這樣運放的同相輸入端電壓與LP2951的輸出電壓相同，電阻R1上也就沒有電流流過，因此運放構(gòu)成的比例積分器輸出電壓維持不變，電路處于穩(wěn)定的狀態(tài)。

但如果由于某種原因?qū)е螺敵鲭妷篐V低于1250 V，那么分壓后運放的同相輸入端電壓就低于LP2951的輸出電壓，于是R1上流過的電流經(jīng)積分器積分使其輸出電壓（Q3的柵極電壓）變低，漏極電壓（Q4的柵極電壓）變高，從而導(dǎo)致Q4的源極電壓（穩(wěn)壓器的輸出電壓）變高，直至輸出電壓達到1250 V，積分器不再積分，電路才恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。

如果由于某種原因?qū)е螺敵鲭妷篐V高于1250 V，原理類似，zui后電路還會恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。

設(shè)計中D5和Q5在電路中起保護作用。當(dāng)Q3快速下拉其漏極電流時，為防止Q4的柵極電壓低于源極電壓太多而損壞管子，可使用二極管D5將此電壓限制在-0.7 V。三極管Q5在系統(tǒng)正常工作時不啟動，當(dāng)電流過大時，電阻R5上的壓降大于開啟電壓，三極管導(dǎo)通，從而減小Q4的柵源電壓，也就減小了輸出電壓，因此限制輸出電流的增加可起到過流保護作用。

電路中，B4并聯(lián)一個電容C14，用以減小對高頻信號的阻抗，相當(dāng)于微分，這樣信號上升速度加快，可以提高響應(yīng)速度；R8串聯(lián)電容C17，用于濾波，以提高輸出電壓的穩(wěn)定性。Q3、Q4選擇的是2SK1412場效應(yīng)管，耐壓1500 V，電流0.1 A，功率20 W，可以滿足系統(tǒng)要求。

系統(tǒng)中使用了比例積分環(huán)節(jié)，由于單純比例調(diào)節(jié)存在靜態(tài)誤差，一旦被調(diào)節(jié)量偏差不存在，輸出也就為零，即調(diào)節(jié)作用是以偏差的存在作為前提條件，而且比例環(huán)節(jié)慣性也較大。而且單純的積分調(diào)節(jié)過于延緩，在改善靜態(tài)誤差準(zhǔn)確度的同時，往往使系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)變壞，過渡過程時間延長，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此系統(tǒng)采用了比例積分調(diào)節(jié)，從而克服了單純比例環(huán)節(jié)有調(diào)節(jié)誤差的缺點，又避免了積分環(huán)節(jié)反應(yīng)慢的弱點，同時改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。

4結(jié)束語

本文設(shè)計的高壓產(chǎn)生電路，結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓電路采用了負反饋，具有自動調(diào)節(jié)電壓的功能，同時帶有過電流保護功能，因此可作為絕緣電阻測試儀的高壓電源。