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
Da fließt ein irrer Querstrom in der Endstufe, dadurch Megaverlustleistung. Irgendwas ist falsch. Mal mit den Originalbauelementen simuliert?
R2 und R31 (Bezeichner DEINES Schaltplans) sind parallelgschaltet?? Ist das Absicht oder ist falsch. LTspice hat die vermutlich automatisch verbunden. strg-F benutzen.
Hier die Version sollte funzen. Nicht komplett kontrolliert.
Die Version ist soweit fehlerfrei. Störend sind aber noch die Übernahmeverzerrungen. Gehe jetzt aber erstmal ablegen.
Angehängte Dateien:
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fertig1_c2.png
10 KB
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?
Angehängte Dateien:
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opv.jpg
81 KB -
op_skizze.jpg
75 KB
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
Hey deinen Post um 17.14 hatte ich noch nicht gesehen, also nicht wundern, warum ich das auch nochmal angehängt habe. :-)
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!
> Vom Prinzip finde ich den Ansatz aus Reihenschaltung der FETs recht gut
Mit Megaohm Gate-Widerständen bei 10kHz ?
Vergiss es, vollkommen ungeeignet.
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?
Kevin K. schrieb: > 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. > Die Fehler wird ein Neuzeichner bei EDN reingebracht haben. EDN hat öfters solchen halbseidenen Journalismus. > @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 Danke, aber zu wenig Volts. Wo bleibt MaWins Vorschlag nach seiner Lästerei? Abfrage per http://www.google.de/search?q=%22EDN%22+high-voltage+amplifier+MOSFET ergibt z.B.: http://deanostoybox.com/hot-streamer/TeslaCoils/OtherPapers/IOPpapers/mt920305.pdf
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 ;)
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"
> 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.
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