Hallo,
für einen Puls-Generator für einzelne Rechteckpulse (+/-20V Amplitude,
Pulslänge 20µs..10ms, +/-5A) versuche ich mich gerade an der
Ausgangsstufe.
Ein Prototyp mit OpAmp ist schon aufgebaut, aber um mehr zu lernen (und
weil der OpAmp zur Zeit nicht mehr erhältlich ist) möchte ich eine
diskrete Ausgangsstufe aufbauen. Per Mikrocontroller und DAC wird ein
Rechteckpuls auf die Ausgangsstufe gegeben. Der DAC liefert 0V..5V und
die Ausgangsstufe muss das auf -20V..20V abbilden. (Es ist natürlich
auch ok, wenn die Ausgangsstufe z.B. -5V..5V oder -10V..10V auf den
gewünschten Ausgangsspannungsbereich abbildet, denn ich kann ja einen
OpAmp zwischen DAC und dem Eingang der Ausgangsstufe setzen).
Anbei mein erster Versuch. Mit dem DC-Verhalten bin ich schon mal
zufrieden, aber die Transientensimulation zeigt Schwingungen.
Hat jemand Tipps für mich, auf was ich achten sollte und was man gegen
die Schwingungen tun kann?
Ich baue das ganze dann im "Jim Williams"-Style auf
(https://entertaininghacks.files.wordpress.com/2020/07/ps-ratsnest01.jpg)
und vergleiche auch Simulation und Messung ;-)
Tom R. schrieb:> einzelne Rechteckpulse (+/-20V Amplitude,> Pulslänge 20µs..10ms, +/-5A)
Flankensteilheit?
Und für ein digitales Signal solltest du dich nicht an Linearendstufen
orientieren.
Tom R. schrieb:> Der DAC liefert 0V..5V und> die Ausgangsstufe muss das auf -20V..20V abbilden.
Das bedeutet du willst auch Zwischenwerte?
Soll das auch schnell änderbar sein (Ein Puls 20V, dann der nächste nur
12V), oder brauchst du halt einmal 5V Pulse und ein anderes Mal 20V
Falls die Spannung sich nur "langsam" ändert könntest du das aufteilen
in eine spannungsgesteuerte symmetrische Versorgung und zwei (Mosfet)
Schaltstufen für die Pulse.
Da fehlt auf jedem Fall schon einmal die Frequenzgangkompensation, so
hast du mit der Phasenverschiebung einen Oszilator
Probier mal mit RC-Gliedern zwischen Basis und Kollektor von der VAS Q1
bis du eine glatte Impulswidergabe ohne Überschwingen hast
Udo S. schrieb:> Das bedeutet du willst auch Zwischenwerte?> Soll das auch schnell änderbar sein (Ein Puls 20V, dann der nächste nur> 12V), oder brauchst du halt einmal 5V Pulse und ein anderes Mal 20V
Sorry für die unklare Angabe. Ja, ich will Pulse mit unterschiedlicher
Amplitude erzeugen, mal von 0V auf 5V, mal von 8V auf 16V, mal von -20V
auf 20V. Daher scheidet der Ansatz mit dem Schalterbetrieb der Endstufe
leider aus.
A-Freak schrieb:> Da fehlt auf jedem Fall schon einmal die Frequenzgangkompensation, so> hast du mit der Phasenverschiebung einen Oszilator>> Probier mal mit RC-Gliedern zwischen Basis und Kollektor von der VAS Q1> bis du eine glatte Impulswidergabe ohne Überschwingen hast
Danke für den Tipp, mit 1nF und 680 Ohm zwischen Basis und Kollektor von
Q1 sieht es schon viel besser aus, siehe Anhang. Aber es schwingt noch
etwas über....
H. H. schrieb:> Flankensteilheit?
Mit dem OpAmp schaffe ich es in ca. 5µs einzuschwingen. Es wäre gut, das
mit der diskreten Stufe auch zu schaffen. Aktuell sind es laut
Simulation aber eher 15µs. Hat jemand dafür auch einen Tipp?
Tom R. schrieb:> Ja, ich will Pulse mit unterschiedlicher> Amplitude erzeugen, mal von 0V auf 5V, mal von 8V auf 16V, mal von -20V> auf 20V. Daher scheidet der Ansatz mit dem Schalterbetrieb der Endstufe> leider aus.
Nö.
Wo ist die Last in der Simulation?
Ich sehe da R10 mit 1 Ohm und R9 mit 10MOhm in Reihe und C1 mit 100n.
Die 100n sind schon eine ordentliche dynamische Last.
Tom R. schrieb:> Hat jemand Tipps für mich, auf was ich achten sollte und was man gegen> die Schwingungen tun kann?
Die Schaltung ist ungeeignet für einen Impulsgenerator mit steilen
Flanken.
Der Kompensations-C haut die Anstiegszeit zusammen.
Bemühe doch einfach mal Goolge, bevor du hier unsere Zeit mit endlosen
Simulationen verschwendest.
H. H. schrieb:>> Mit dem OpAmp schaffe ich es in ca. 5µs einzuschwingen.>> Flankensteilheit?
So wie im Anhang habe ich es nun durch Hinzufügen von 2 Kondensatoren
hinbekommen. Das sieht schon ganz gut aus.
Helge schrieb:> Wenn das ganze nur -20..+20V machen soll, warum 300V-Transistoren?
Damit die +/-20V sicher erreicht werden können, versorge ich das Ganze
mit +/-30V. Die Transistoren sehen also maximal 60V. Ein 60V Transistor
wäre also zu knapp und das nächst passende (das ich auf Lager habe) ist
eben der MJE15032/33. Gibt es bei anderen Transistoren Vorteile? Wann
ja, dann kann ich auch andere besorgen...
Udo S. schrieb:> Wo ist die Last in der Simulation?
Ja, das ist der 10Meg Widerstand, welcher aber später auch mal nur 1 Ohm
sein kann. Die Last variiert.
Tom R. schrieb:> So wie im Anhang habe ich es nun durch Hinzufügen von 2 Kondensatoren> hinbekommen. Das sieht schon ganz gut aus.
Dann viel Spaß noch.
EOT
Hohe Spannung hat eher kleinere Verstärkung, MPSA42/92 irgendwas um
10-25 meist. Reicht fürn Royer (Energiesparlampen), aber als
Eingangsstufe nicht die beste Wahl. Die MJExx gönnen sich ganz schön
Ladung beim umschalten. Wie hoch soll denn die Belastung sein?
> in ca. 5µs einzuschwingen
Komischer Pulsgenerator.
Hier steht einer der schafft das in <1 ns.
Und das auch bei +/- 20 V. Die Ausgangsamplitude ist auch
noch extern modulierbar.
Aber wenns nur 5 µs Pulse sein sollen...
Dazu braucht man wirklich schnelle Schalttransistoren (oder FETs)
die wenn sie 50 Ohm treiben sollen, auch noch recht kraeftig
Leistung treiben muessen.
Die sind heute etwa so gut beschaffbar wie Unobtainium.
> Und für ein digitales Signal solltest du dich nicht an Linearendstufen> orientieren.
Jein.
Mitunter will man ja auch noch eine einstellbare Slewrate haben.
... schrieb:> Hier steht einer der schafft das in <1 ns.
Und das schafft er mit einer linearen Endstufe?
Auch bei 5A Belastung und um wie viel bricht da die Spannung ein?
Helge schrieb:> Hohe Spannung hat eher kleinere Verstärkung, MPSA42/92 irgendwas um> 10-25 meist. Reicht fürn Royer (Energiesparlampen), aber als> Eingangsstufe nicht die beste Wahl. Die MJExx gönnen sich ganz schön> Ladung beim umschalten. Wie hoch soll denn die Belastung sein?
Ok, Danke für den Tipp, dann suche mal noch bessere Transistoren für die
Eingangsstufe.
> Und das schafft er mit einer linearen Endstufe?
Da der Ausgang amplitudenmodulierbar ist, muss das wohl eine
recht lineare Endstufe sein.
Die muss hier keine 5 Ampere treiben.
Fuer 50 Ohm reichen bei +/- 20 V schon +/- 400 mA.
Fuer eine Last von 4 Ohm wird die Endstufe nicht genug gekuehlt.
... schrieb:> Dazu braucht man wirklich schnelle Schalttransistoren (oder FETs)> die wenn sie 50 Ohm treiben sollen, auch noch recht kraeftig> Leistung treiben muessen.> Die sind heute etwa so gut beschaffbar wie Unobtainium.
Ok, was für Typen wären das denn?
Wieso sind diese heute nicht mehr beschaffbar?
Helge schrieb:> Für die ausgangsstufe könnten TIP35C, TIP36C ausreichen. Bei Vorgaben> 20V und 1Ω würden 20A fließen. Bei hfe=10@20A brauchst eine Treiberstufe> mit 2A.
Ok, Danke, schaue ich mir mal an.
Udo K. schrieb:> Die Schaltung ist ungeeignet für einen Impulsgenerator mit steilen> Flanken.> Der Kompensations-C haut die Anstiegszeit zusammen.
Ok, welche Schaltungstopologie empfiehlst Du dann konkret?
Tom R. schrieb:> für einen Puls-Generator für einzelne Rechteckpulse (+/-20V Amplitude,> Pulslänge 20µs..10ms, +/-5A)
Nenne und beschreibe vollständig Sinn und Zweck, wodurch sich die
parametrische Charakterisierung des Notwendigen von allein ergibt.
Hier https://www.opweb.de/english/company/Hewlett_Packard/8012B findest
du Informationen wie das in den 1970er von HP in Böblingen gelöst wurde.
The 8012B is a general purpose solution to almost all digital testing
problems of that era. It provides variable transition times down to 5 ns
ideal for testing TTL integrated circuits. The repetition rate can be
adjusted from 1 Hz to 50 MHz, and the output circuitry can deliver up to
± 10 V amplitude into a 50 Ω load. The 8012B has also a double-pulse,
and a square wave mode of operation.
Nicht ganz dein +/-20V aber ist ein cooles Design.
Slewrate der Steigende als auch Fallende Flanke kann separat eingestellt
werden. Gelungen ist auch die Frontplatte, alle "Zeit" Einstellungen
sind die Horizontalen Schalter, die "Amplituden" Einstellung sind die
Vertikalen Schalter!
Cheers
Helge schrieb:> LM337 vs. LM317 schrieb im Beitrag #7239159:>> up to ± 10 V amplitude into a 50 Ω load>> Der Verstärker hier soll ja wohl 20V / 20A liefern.
Das war ja von "LM337 vs. LM317 " auch nur als Hinweis zu verstehen, WIE
man sich dem Thema professionell nähern "könnte" -- zumal die
Schaltungsbeschreibung in diesen HP Manuals allererste Güte ist was die
Details angeht.
Da kann man auch heute noch einiges draus lernen .-)
transient.png
(56 KB)
dc.png
(52 KB)
