Guten Abend Forum,
auf der Suche nach einem Hochspannungsverstärker (Eingang +-5V Ausgang
+-1kV bei wenigen mA, Quelle vorhanden, Frequenz vlt. 10kHz) bin ich auf
Folgendes gestoßen [1]
Vom Prinzip finde ich den Ansatz aus Reihenschaltung der FETs recht gut
- leider sind in der Schaltung Fehler drin (vgl. Kommentare, zum
Beispiel fehlt die Versorgungsspannung der FETs Q1 und Q10, oder das Q5
vermutlich eine negative Gatespannung benötigt.)
Ich habe die Schaltung mit LTSpice simuliert und nach bestem Wissen
angepasst [2, Anhang]:
Eingangsspannung +-5V liefert die gewünschten +-1kV
ABER Spice ist geduldig: die Verlustleistung der FETs beträgt zum Teil
6kW! Die sperren nicht wie gewünscht.
Kannst du mir helfen?
Kann mich wer auf einen anderen "Designvorschlag" schubsen?
Danke und gute Nacht,
Felix
[1]
http://www.edn.com/design/analog/4329148/High-voltage-amplifier-uses-simplified-circuit
R2 und R31 (Bezeichner DEINES Schaltplans) sind parallelgschaltet?? Ist
das Absicht oder ist falsch. LTspice hat die vermutlich automatisch
verbunden.
strg-F benutzen.
Irgendwer noch Kommentare/Verbesserungen? Ich hänge mal die Schaltung
als pic an für die ohne LTspice (wie Arno ;-)
Leider ist das Original ohne Last beschrieben worden. Vielleicht war das
ein Pockelzell-Treiber?
Hallo Abdul, Hallo Forum,
ganz lieben Dank für deine Mühe und die Anregung!
Den Fehler mit der Junction zwischen R23 und Q11 (Im original pdf bzw.
M1 und R3 in meinem Schaltplan) hab ich auch vermutet, nur war meine
"Idee" die Verbindung ganz rauszuschmeißen Mist!
Ich muss gleich nochmal weiter fragen:
Die Übernahmeverzerrung bekomme ich durch Biasing (Vorspannung) raus,
richtig?
Bei einer B-Verstärker-Endstufe habe ich das mittels Dioden gesehen.
-Ist dafür in der Schaltung die Diode D1 gedacht?
(wenn ich sie rausschmeiße ändert sich nichts!)
Wofür ist sie sonst?
-Wie bekomme ich die Verzerrung heraus?
Den Offset bekomme ich über die Beschaltung des ersten OPVs raus.
jippie.
Danke und lieben Gruß,
Felix
Felix schrieb:> Hallo Abdul, Hallo Forum,>> ganz lieben Dank für deine Mühe und die Anregung!
Alles Eigennutz. Letztlich hast du dieses Projekt nur zeitlich mir
vorweggenommen. Stand auf meiner ToDo-Liste.
> Den Fehler mit der Junction zwischen R23 und Q11 (Im original pdf bzw.> M1 und R3 in meinem Schaltplan) hab ich auch vermutet, nur war meine> "Idee" die Verbindung ganz rauszuschmeißen Mist!>
Du mußt die Schaltung funktional analysieren. Diese Leitung ist die
Frequenzkompensation. Die kann nur symmetrisch zum Ausgang sein.
>> Ich muss gleich nochmal weiter fragen:> Die Übernahmeverzerrung bekomme ich durch Biasing (Vorspannung) raus,> richtig?> Bei einer B-Verstärker-Endstufe habe ich das mittels Dioden gesehen.>> -Ist dafür in der Schaltung die Diode D1 gedacht?> (wenn ich sie rausschmeiße ändert sich nichts!)> Wofür ist sie sonst?>
Diese ZENERdiode ist zur Vorspannungserzeugung für den MOSFET, der dann
als Stromquelle fungiert. Vermute ich mal ohne lange rumzudenken.
Warum das nicht symmetrisch angelegt ist, weiß ich nicht momentan.
Der OpAmp wird den Konstantstrom auslenken und dies wird dann über die
Kaskade auf den obersten MOSFET gespiegelt. Von da regelt sich die Reihe
der Ausgangs-FETs dann die Gesamtspannung gleichmäßig auf alle Partner
aus.
> -Wie bekomme ich die Verzerrung heraus?>
Soweit bin ich mit der Schaltung noch nicht. Der Schlüssel scheint mir
die Widerstandsbrücke im Zentrum zu sein. Erinnert mich an TTL
Schottkydioden-Bridge.
Reicht der Spannungsteiler über den Gates zur Symmetrisierung der 1kV
aus, oder sollte über den Drain / Source-Strecken auch ein
Spannungsteiler?
Zu der Design Idea auf EDN: ich hätte nicht gedacht, dass da ne
Schaltung veröffentlicht wird, die scheinbar nach ner Kneipentour
gezeichnet wurde. Da sind ja glatt mehrere offensichtliche Fehler drin,
die eigentlich schnell hätten auffallen sollen.
@Felix: wir sehen uns in Frankfurt!
@Abdul: die +-120V Output Stage ab Seite 6 könnte für dich von Interesse
sein:
http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an18f.pdf
>auf der Suche nach einem Hochspannungsverstärker (Eingang +-5V Ausgang>+-1kV...
Das erinnert mich an ein selbstentwickeltes Teil aus dem Ingenieurlabor
der Uni, das beim stufenweisen Verändern der Ausgangsspannung kV-Spikes
am Ausgang erzeugt hat. Der angeschlossene "Schlumberger_1260" fand es
nicht so lustig...
Also, überlege dir ganz genau, was du da machst!
Danke für die Anmerkungen!
@MaWin du hast recht, bei höheren Frequenzen geht die Ausgangsspannung
der Simulation den Bach runter!
Im Paper, dass ich nochmal angehängt habe, sind jedoch schöne
Oszi-Bilder mit 2kHz und es wird eine power bandwidth von 200kHz (!)
angegeben.
Was verheimlichen die Asiaten?
Hab mal andere MOSFETs verwendet. Da sieht es viel besser aus, wenn der
Querstrom höher ist.
Für die original verwendeten MOSFETs fand ich keine Modelle. Die
scheinen mir schon veraltet gewesen zu sein, als die Schaltung
veröffentlicht wurde.
Abdul K. schrieb:> Wo bleibt MaWins Vorschlag nach seiner Lästerei?
Trotz dass MaWin sich inzwischen deutlich verbessert hat würde ich damit
aber dennoch nicht rechnen ;)
> Trotz dass MaWin sich inzwischen deutlich verbessert> hat würde ich damit aber dennoch nicht rechnen ;)
Immerhin fällt mir auf, daß der Murks nicht für 10kHz funktioniert, wie
dann auch die Simulation bestätigt.
Ich habe keine Schaltung für +/-1kV/10kHz.
Am nächsten kommt dem noch die Schaltung 3.75 aus Art Of Electronics,
ein unipolarer 1000V/1kHz Piezo-Treiber.
In AoE steht auch unter 6.52 die Reihenschaltung aus dem EDN Artikel,
allerdings richtig mit zusätzlichen Kondensatoren und Dioden und nicht
als schneller Treiber, sondern langsames Hochspannungsnetzteil, die "EDN
Erfindung" ist also locker 30 Jahre alt.
Die erzielbare Bandbreite ergibt sich direkt aus dem akzeptierten
Querstrom.
Und die Trickschaltung aus AoE funktioniert schon in der Simulation
nicht richtig.
> Die erzielbare Bandbreite ergibt sich direkt aus dem akzeptierten> Querstrom.
Man kann den benötigten statischen Querstrom reduzieren, in dem man dem
Widerstandsteiler einen kapazitiven Spannungsteiler parallelschaltet.
> Und die Trickschaltung aus AoE funktioniert schon in der Simulation> nicht richtig.
Natürlich schreibst du nicht, welche der beiden Schaltungen, aber da
keine davon ein "Trick" ist, sondern beide simple analoge
Schaltungstechnik, meinst du wohl eine ganz andere. Beide funktionieren.
MaWin schrieb:>> Die erzielbare Bandbreite ergibt sich direkt aus dem akzeptierten>> Querstrom.>> Man kann den benötigten statischen Querstrom reduzieren, in dem man dem> Widerstandsteiler einen kapazitiven Spannungsteiler parallelschaltet.>
Hm ja. Machen die Kapazitäten in den MOSFETs ja schon.
>> Und die Trickschaltung aus AoE funktioniert schon in der Simulation>> nicht richtig.>> Natürlich schreibst du nicht, welche der beiden Schaltungen, aber da> keine davon ein "Trick" ist, sondern beide simple analoge> Schaltungstechnik, meinst du wohl eine ganz andere. Beide funktionieren.
Natürlich, denn es ist länger her und ich müßte es raussuchen. Es war
jedenfalls eine asymmetrische. Die wo der Ansteuertransistor für den
Endstufentransistor den Stromweg für die Umpolung realisiert.
Ich schaue mir gerade diverse Patente an.
ArnoR schrieb:> Felix schrieb:>> auf der Suche nach einem Hochspannungsverstärker (Eingang +-5V Ausgang>> +-1kV bei wenigen mA, Quelle vorhanden, Frequenz vlt. 10kHz)>> Sowas haben wir schon mal besprochen:>> Beitrag "Re: Endstufe 1kV mit Übertragungsbereich ab DC">> auch die Bandbreite kann man schaffen:>> Beitrag "Re: Endstufe 1kV mit Übertragungsbereich ab DC"
Hm. Für meine Last von 5n bei 50KHz vielleicht nicht das richtige
Konzept. Für Felix schon eher.
Bei den Patenten fand ich eines, was dem von EDN schon sehr ähnlich ist.
Das zweite File über Bootstrapping OpAmps ist auch recht nett.
