Быстродействующий высоковольтный усилитель с обратной связью по току

Схема на Рисунке 1 питает ионную ловушку микро- и наночастиц через высоковольтный трансформатор с соотношением витков 1:5. Она также успешно используется в качестве драйвера трубчатого пьезосканера и в сканирующем оптическом микроскопе ближнего поля. Схема надежна и может питаться от источников с напряжениями в диапазоне от ±50 до ±230 В. Значения параметров, измеренные при напряжении питания ±230 В, составляют: коэффициент усиления от 26 дБ на постоянном токе до –3 дБ на частоте 7 МГц, размах выходного напряжения ±200 В, времена нарастания и спада 70 нс при перепаде 350 В, скорость нарастания 4100 В/мкс и ток потребления 56 мА.

Этот высоковольтный усилитель с обратной связью по току имеет скорость нарастания 4100 В/мкс.
Рисунок 1. Этот высоковольтный усилитель с обратной связью по току имеет скорость
нарастания 4100 В/мкс.

Красные светодиоды D1 и D2 на Рисунке 1 обеспечивают падение напряжения 1.8 В; они более надежны, чем микросхемы прецизионных источников опорного напряжения. Ток, питающий микросхему IC1, подается через резистор R1 от источника, образованного элементами D1, R2, R3 и Q1. Движок подстроечного резистора R3 устанавливают в такое положение, при котором ток покоя транзистора Q2 равен примерно 15 мА. Определить величину этого тока можно, измеряя падение напряжения на резисторе R4. Эта регулировка также управляет смещением выходного напряжения. IC2 служит сильноточным драйвером с единичным усилением для транзистора Q2. Диод D3 защищает вход IC2 от напряжения, меньшего отрицательного напряжения питания. Q3, D4, C1 и R5 обеспечивают отрицательное смещение для микросхемы IC2. Q4 выполняет функцию ключа, ограничивающего выходной ток. Он начинает включаться, когда выходной ток достигает 290 мА. Транзисторы 2SC3955 (n-p-n, Q2 и Q6) и 2SA1381 (p-n-p, Q3 и Q7) можно заменить эквивалентными приборами, допустимое напряжение коллектор-эмиттер которых, ток коллектора и граничная частота не менее 250 В, 100 мА и 100 МГц, соответственно.

Схема имеет чистый прямоугольный отклик с минимальным выбросом и отсутствием звона.
Рисунок 2. Схема имеет чистый прямоугольный отклик с минимальным
выбросом и отсутствием звона.

Все мощные транзисторы должны быть установлены на индивидуальные ребристые радиаторы, охлаждаемые 3-дюймовым вентилятором. Конструкция печатной платы не критична и не требует земляного слоя. Однако для минимизации звона следует использовать заземление в одной точке. При использовании компонентов с номиналами, показанными на Рисунке 1, схема очень устойчива и не нуждается емкостной коррекции. На Рисунке 2 показан отклик схемы на большие прямоугольные входные импульсы размахом ±9 В с частотой 1 МГц. Схема имеет постоянное усиление, равное 20. Для бóльших усилений можно увеличить сопротивления резисторов R6 и R7. Для более низких значений лучше установить на входе аттенюатор, поскольку меньшие сопротивления R6 и R7 могут привести к рассеянию чрезмерной мощности. Не следует менять величину сопротивления R8, так как она оптимизирована по скорости нарастания. Будьте осторожны при измерениях и использовании этой схемы, поскольку в ней имеются смертельно опасные напряжения.

  1. Datasheet Elantec EL2003
  2. Datasheet Motorola MTP2N50E
  3. Datasheet ON Semiconductor MTP2P50E
  4. Datasheet Fairchild 2SA1381
  5. Datasheet SANYO 2SC3955

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 1000
сейчас смотрят 21
представлено поставщиков 582
загружено
позиций
25 067 862