Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Impulsgenerator für hohe Spannung


von Klaus (Gast)


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Hallo,

weiß hier jemand wie ein Impulsgenerator für 100V aufgebaut ist?

Sprung von 0V auf 100V in 0.3ns.

Die Ausgangsimpedanz sollte am besten 50Ohm betragen.

Die Impulsenergie aber nur 1mJ. D.h. die Impulslänge ist nur 5us.

Danke

Klaus

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von Schlaubischlumpf (Gast)


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Versuchs mal mit schnellen Si-Epitaxial-Schalttransistoren
im Avalanchebetrieb. Die Länge des Pulses kannst du dir
da aber nicht gerade frei aussuchen.

Und die Impedanz mit 50 Ohm wirst du wohl über
Anpassnetzwerke realisieren müssen die wieder Amplitude kosten.

Aber Versuch macht ja bekanntlich klug.

von Klaus (Gast)


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Hallo Schlaubischlumpf

kennst du Literatur dazu?

Danke Klaus

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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von Arno H. (arno_h)


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Unter: www.dl7maj.de/avalanche.pdf gibt es ein paar Grundlagen. Deine 
0,3 Nanosekunden Anstiegszeit erscheinen mir sehr sportlich. Jim 
Williams von LTC hat auch einiges dazu verfasst, z.B. AN94.
http://www.siliconvalleygarage.com/projects/picosecond-pulser.html

Arno

von MiWi (Gast)


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Klaus schrieb:
> Hallo,
>
> weiß hier jemand wie ein Impulsgenerator für 100V aufgebaut ist?
>
> Sprung von 0V auf 100V in 0.3ns.
>
> Die Ausgangsimpedanz sollte am besten 50Ohm betragen.
>

Ein Anhaltspunkt.

https://gansystems.com/wp-content/uploads/2018/01/91096_GaNSystems__GN001_Design_with_GaN_EHEMT_Rev3_20161007.pdf

Dein Problem dürften die Gatetreiber sein, diese Teile schaffen mehr als 
100V/ns... und sind somit Spannungsfolger Deiner Treiberstufe.

Daher: Layout beachten. Und auch darauf achten das bei 300ps 
Schaltzeiten selbst ein paar nH zu interessanten Spannungsüberhöhungen 
führen... Und Du diese nicht messen wirst können da mit kein TK bekannt 
ist der 100Vpkpk bei 10GHz BW packt...

Viel Vergnügen und... erzähle wenn Du fertig bist...

von Schorsch X. (bastelschorsch)


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Vielleicht mal bei GAN Fets und den passenden Treibern nachschauen. Die 
könnten zumindest in die Gegend von 0.3ns kommen.

von MiWi (Gast)


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Schorsch X. schrieb:
> Vielleicht mal bei GAN Fets und den passenden Treibern
> nachschauen. Die
> könnten zumindest in die Gegend von 0.3ns kommen.


https://www.psemi.com/pdf/datasheets/pe29100ds.pdf

von Klaus (Gast)


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Hallo,

danke für die vielen guten Anregungen. Die Links mit den Transistoren im 
Avalanchebetrieb sind hoch interessant.

Der TK ist kein so großes Problem. 40dB Dämpfglied reicht. Dann braucht 
man nur noch ein Sampling Oszi.

Frage mich gerade ob man hier die Spannung auch noch höher treiben kann.

Ich denke mit GaN Fets kommt man mit einem einfachen Schalter nicht in 
diese Zeitbereiche. Miller ist da glaube ich auch bei GaN noch ein 
Problem. Aber andere Halbleitermaterialen muss ich aber auch noch 
überprüfen ob sie im Avalanchebetrieb Vorteile bringen. Hierzu muss ich 
noch einmal in die Halbleiterphysik gehen.

Klaus

von Jochen F. (jamesy)


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Solch ein Generator läßt sich in 50 Ohm gut mit einem 2N3904 aufbauen, 
als Avalanche-Generator. Durch das Kabel wird die Pulslänge eingestellt, 
und der Transistor ist bei etwa 106 Volt gut für den Avalanchebetrieb. 
Die Spanne der Spannung ist allerdings nur etwa 1 Volt für die korrekte 
Funktion. Anstiegszeit ist etwa 200 psek.
BTDT

von max123 (Gast)


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Hallo, ein alter y-Verstärker von einem guten Oszi könnte in die nähe 
der Spezifikation kommen.
Die erwähnte Lösung mit GaN  gibt es auch fertig aufgebaute
EVAL-Boards für unter 50€ bei Mouser. Die Boards sind von TI.

http://www.ti.com/product/LMG5200

von Jochen F. (jamesy)


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Ein Y-Amplifier muß nur die etwa 6 pF Kapazität der Platten treiben, und 
bei nachbeschleunigten Röhren ist die Empfindlichkeit etwa 4 V/Div. Es 
gab auch Röhren, die intern die Ablenkeinheit mit 50 Ohm abschließen, 
aber auch dort ist die Spannung deutlich unter 100 Volt.

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von Klaus (Gast)


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Hat hier schon jemand einen FMMT417TD von Diodes getestet. Der 
Transistor ist ja für den Avalanche Betrieb spezifiziert.

Klaus

von Pandur S. (jetztnicht)


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Ja, hab ich schon mal gebaut. So aehnlich, allerdings bis 300V 
einstellbar und wir waren mit sub-10ns Einschalt Flanken zufrieden.

Wie das ging. Auf GND einen FET Treiber wie zB einen 4426 resp 4427. An 
die 300V einen PFet. Dessen Gate mit 1k oder so hochziehen. Und dieses 
Gate nun kapazitiv vom Treiber her ansteuern, mit einem Tiefgehenden 
Puls. Mit einem zB 1uF Keramik kriegt man den Strompuls auf das 300V 
Niveau.

Wenn man das nun verschnellern moechte.. wuerde ich auf dem oberen 
Potential auch einen Treiber haben wollen. Und den Puls auch kapazitiv 
uebertragen, zwischen den zwei Treibern.

Und, ja, meine Last waren 50 Ohm. Nach vielleicht 5us waren die oberen 
Caps entladen.

: Bearbeitet durch User
von Klaus (Gast)


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Hallo Zitronen F.,

verstehe die Schaltung nicht ganz. Der PFET wird abgeschaltet und 
schaltet dann voll ein über Avalanche wegen induktiver Überspannung.

Klaus

von MiWi (Gast)


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diese Avalancheansätze sind eh alle ganz wunderbar schnell..

Das blöde an der Sache ist: der TO will als weitere Randbedingung einen 
5us langen Puls und da braucht es eine lange Leitung als 
impedanzangepaßten Speicher. Mit einem reinen C alleine ist da nix.


Wenn für den TO das doch kein Problem ist und die fallende Flanke auch 
uninteressant ist - dann einfach machen.

Aber 5us und genau 100V so wie gefragt?

PS: 100V in 50Ohm sind 2A. Da wird so ein Kleinsignaltransitor mitreden 
was das betrifft, denn 5uS sind da schon eine sehr lange Zeit.

von Helmut S. (helmuts)


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Von Tek/Picosecond Labs gibt es zwei Puls-Generatoren mit 50V und 300ps 
Anstiegszeit. Allerdings können beide nur bis zu 100ns Pulsbreite.

https://www.tek.com/datasheet/pspl10300b-programmable-pulse-generator-datasheet

https://www.tek.com/datasheet/pspl2600c-pulse-generator-datasheet


Zwischen 50V und 100V fehlt noch Faktor 2 und zwischen 100ns und 5us 
fehlt Faktor 50. Das macht zusammen Faktor 100. Zeig denen mal wo der 
Hammer hängt. :-)

Am besten mal mit dem Begriff "Picosecond Labs high voltage pulse" eine 
Google Suche starten. Vielleicht findest du ja etwas wie die es gemacht 
haben.

: Bearbeitet durch User
von Pandur S. (jetztnicht)


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Bei meiner Schaltung war der PFET per pullup entladen, gesperrt. Ein 
Negativ gehender Puls des Treibers (15V-> 0V) hat ihn dann geoeffnet.

Die Kapazitaet auf der 300V Seite hat die Pulslaenge bestimmt. Das ist 
uebrigens auch wichtig fuer CE.

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