Alto voltaje a bajo voltaje en tiempo ps/nanosegundo (¿Zener/opamp?)

Así que tengo una señal que va de 0 a ~800 voltios en 30 ns. Me gustaría usar esta señal para activar una cámara (impedancia de entrada de 50 ohmios) que toma un máximo de 10 voltios y requiere que el tiempo de subida sea de 1 ns para estos 10 voltios. Probé un diodo zener de 10 voltios que funciona... pero retrasa mucho la señal (no estoy seguro de por qué), así que obtengo 10 voltios en 8 ns en lugar de 1 ns. [La gente dijo que los zeners están hechos para CC y no tanto para altas frecuencias, así que tal vez por eso]

Luego pensé en usar atenuadores para hacer que la señal pasara de 0 a 10 voltios (en lugar de 800 V) en 30 ns, luego usé un amplificador operacional como comparador con una batería de CC de 10 voltios conectada a +Vs y Ref, Vin-, -Vs conectados a la lado negativo de la batería. (y ofc la señal principal va a Vin +) Dado que diferentes opamps obtuvieron diferentes frecuencias operativas y velocidades de respuesta, obtuve este: THS3491IDDAT que obtuvo una frecuencia operativa de 320 MHz y una velocidad de respuesta de 8 kV / us

circuito usado

Sin embargo, obtuve resultados extraños que no pude entender y poco después se rompieron varias patas del amplificador operacional, por lo que no pude capturar la señal de salida.

Aquí está la señal de entrada que se atenúa usando 38dB (div 80) [la escala de tiempo es 10ns/div y la escala de voltaje es 10v/div

señal de entrada

¿Estaba haciendo algo mal? o hay un circuito más fácil de usar? ¿Alguna recomendación para otros amplificadores operacionales que sean fáciles de manejar? (este era pequeño)

La fuente es una bobina Rogowski con una resistencia de 4ohm e inductancia de 1.4e-7 H. (bobina de 1 vuelta).

Gracias de antemano.

¿Cuál es la impedancia de salida de su fuente? ¿Qué Zener usaste y qué valor de resistencias? ¿Cuál es el mínimo en el que su cámara puede disparar?
Tienes una fuente de señal que te proporciona ≈ 30 kV m s ? ¿Cuál es la impedancia de salida de su señal?
@Ale..chenski La fuente es una bobina Rogowski que obtuvo una resistencia de 4 ohmios pero no estoy seguro de su impedancia. (La inducancia calculada es de aproximadamente 1.4e-7 H) Usé 1N5925B para el diodo zener que es de 10 voltios y 3 vatios. la cámara puede disparar con 5 voltios y un máximo de 10 voltios.
@jonk bueno, no son 30 kv/us por ejemplo, solo llega a 800 voltios en 30 ns y luego pasa a 0 después. No estoy del todo seguro acerca de la impedancia de la fuente, es una bobina Rogowski con 1 vuelta y aproximadamente 4 ohmios de resistencia (induactancia calculada de 1.4e-7 H)
Primera regla sobre el uso de amplificadores operacionales como comparadores: no use amplificadores operacionales como comparadores. Consigue un comparador real (muy rápido). En segundo lugar, no intente utilizar la construcción de errores muertos flotantes para tiempos de respuesta de nseg. Necesita un plano de tierra adecuado y buenas técnicas de construcción.
Un nanosegundo es un tiempo bastante corto. Muchos de nosotros seguramente tenemos curiosidad por saber qué necesita la cámara y por qué necesita un borde tan nítido. ¿Puedes revelarlo?
Los diodos Zener tienen una capacitancia relativamente alta. Utilice un diodo de alta velocidad para una fuente de 10 V (que puede ser un diodo zener).
@WhatRoughBeast ¿Entonces los amplificadores operacionales no son confiables? gracias por la sugerencia, no sabía que existían comparadores (pensé que teníamos que usar opamps) Funcionará en eso. Si tiene algún componente específico en mente, hágamelo saber. Estoy en el proceso de buscar uno en este momento.
@ user287001 por lo que es para activar una cámara de rayas, que es una cámara que puede hacer imágenes resueltas en el tiempo. Le gusta la resolución de tiempo de picosegundos.
@DCMed he leído que puede crear imágenes en 3D al tomar series de fotos tan rápidas que cada foto contiene solo un elemento de resolución de distancia. La luz proviene de la cámara. ¿Bien?
@τεκ Entonces, ¿los 800 voltios van a un diodo de alta velocidad a un diodo zener de 10 voltios? algo como esto: imgur.com/sSf0msp ?
@ user287001 La luz proviene de la fuente, no de la cámara. la luz golpea una lámina de oro, que convierte los fotones en electrones, luego usan placas de alto voltaje como en los viejos televisores, controlan los electrones, luego estos electrones golpean una pantalla de fósforo y se convierten nuevamente en fotones.
Dijiste que poco después de tu prueba varias patas rompieron el amplificador operacional. para el tipo de frecuencias con las que está tratando para esos bordes, probablemente necesite esto en una PCB con muchos condensadores de derivación y un buen suministro. Si tuviera este tablero de pan o cables soldados en un paquete, no hay forma de que tenga bordes limpios y esperaría el sonido que mostró.
@DCMed: dado que los amplificadores operacionales están destinados a operar en su rango lineal, con las entradas muy cerca una de la otra, no manejan muy bien los grandes diferenciales de entrada y pueden ser muy lentos para recuperarse de tal condición. Los comparadores, por otro lado, manejan la condición con gracia. El problema es que no muchos impulsarán directamente una carga de 50 ohmios conectada a tierra, por lo que necesitará un búfer de salida.
@DCMed así: i.stack.imgur.com/b7YgX.png (la resistencia de 1 ohm probablemente no sea necesaria)

Respuestas (3)

Prueba esto

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

+1. Para agregar, tengo la sensación de que la cámara se activa a partir de una señal TTL regular de 5 V. que es de 2,4 v.

Parece que lo que necesita es una "aceleración de capacitancia".

Echa un vistazo a lo siguiente. El azul es el pulso de fuente / 100 (por lo que cabe en la escala). El rojo es lo que generaría una resistencia + Zener. El verde es lo que se emite si se usa una "aceleración de capacitancia".

Simulación LTspice de un circuito de aceleración de capacitor.

Tenga en cuenta que el 1N755 es solo un dispositivo de 500 mW, y el pulso máximo desde C1 hacia él se acerca a los 650 mW. No es realmente un problema para "algunas" fotos, pero no se puede ejecutar de esta manera continuamente. También tenga en cuenta que la aceleración crea una cola de casi -1v... cuidado.

Obviamente tienes algunos instrumentos de alto costo. No comprometería su vida útil con circuitos complementarios experimentales. Consigue una unidad construida industrialmente. Los generadores de pulsos de alta velocidad (búsquelos) están disponibles como módulos y como instrumentos de laboratorio.

Si desea construir uno, puede usar diodos de recuperación de pasos para generar voltajes de aumento rápido. Aquí hay un principio:

https://www.overunityresearch.com/index.php?PHPSESSID=bgbfjuvodm8ekjgusgka0r4ed6&topic=1556.msg26264#msg26264

La idea es utilizar la parada repentina de conductividad inversa de un diodo de recuperación de paso para interrumpir la corriente en un inductor y generar así un pulso.

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