Aumento de la velocidad del amplificador de arranque

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Estoy intentando implementar el diseño descrito aquí para crear un circuito amplificador que amplifique Una señal de 10MHz, 24Vpp a 120Vpp. Estoy usando el THS3062 op-amp, y originalmente estaba mirando usando el 2SC4883A y 2SC1859A transistores. Estoy simulando mi circuito en LTSpice usando modelos de circuito para todas las partes, y encontré que funcionó hasta ~ 50kHz. Intenté reemplazarlos con el CZT5551 y el CZT5401 , y encontró que funcionó hasta ~ 300kHz.

Creo que los transistores no son lo suficientemente rápidos, y como tengo un suministro dividido de mayor voltaje, mis transistores necesitarían tener un Vce máximo alto y una velocidad alta. ¿Es posible encontrar un transistor de baja ganancia, alta velocidad y alto voltaje que permita que este circuito funcione a velocidades más altas? Alternativamente, ¿podría alguien recomendar una modificación al circuito para que funcione más rápido, o posiblemente un circuito alternativo?

Aquí está mi esquema de Spice:

    
pregunta Billy Kalfus

3 respuestas

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A 10MHz, y a 120v, la forma en que se empuja la corriente a toda la capacitancia de su carga, y toda la capacitancia parásita que acecha alrededor, es fundamental. Vamos a adivinar algunas cifras. Si logras alcanzar una carga total de 100pF en tu nodo de salida (tu carga EO, pero incluyendo strays, cables, zócalos, dispositivos de salida) y quieres controlar esa sinusoide a 120vpp a 10MHz, necesitarás 60 * 100p * 10M * 2pi = 340mA, más si quieres acercarte a algo que se parece más a una onda cuadrada. Como su dispositivo EO es de 10pF, debería poder mantenerlo dentro de 100pF, si tiene cuidado.

Necesitará utilizar controladores actuales que sean dóciles y predecibles, y luego cierre un bucle de retroalimentación rápida a su alrededor para controlar el voltaje de salida.

Al estar atascado con una capacidad de salida mínima que creará un cambio de fase, el mejor plan es incorporar ese cambio de fase directamente en su esquema de estabilidad. Esto es lo que hacen los LDO, mientras que es un régimen de voltaje diferente, es el mismo problema de estabilidad.

La parte más difícil son los dispositivos de salida, ya que los transistores de alto voltaje tienden a ser lentos. Los columpios más pequeños dentro del amplificador son más fáciles de manejar.

Aquí hay un bosquejo de cómo podría funcionar la salida. Si bien puede usar bipolares o FET para los dispositivos de base común de alto voltaje (compuerta) Q1 y Q5, es probable que los bipolares sean mejores con una capacidad de salida de corriente (SOA) de CC y una menor capacitancia del terminal de salida. Solo necesita unos pocos voltios de polarización entre Q2 y Q6, establecidos por los voltajes de polarización de cascode.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Elija R3 / 4 para obtener la ganancia deseada en DC, elija C1 / C3 para que la división de voltaje funcione correctamente a alta frecuencia. Es posible que desee poner una pequeña resistencia en serie con C3 para dar una cierta ventaja de fase. Juega con los componentes con SPICE, usa una entrada de onda cuadrada y trata de obtener una pequeña cantidad de rebasamiento en las transiciones. Dependiendo del amplificador que elija, es posible que necesite componentes adicionales del conductor de fase. Google por cómo los LDO hacen este tipo de cosas. Los amplificadores y transistores más rápidos harán que la estabilidad sea más fácil.

    
respondido por el Neil_UK
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Si la frecuencia es FIJA, entonces el uso de resonancia es la forma estándar de generar altos voltajes a altas frecuencias, porque las capacidades parásitas se convierten en parte de la solución.

    
respondido por el analogsystemsrf
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Echemos un vistazo a las entradas del opamp. Si la salida está en + 60V, los suministros del opamp serán aproximadamente +62 para el riel positivo y + 30V para el riel negativo. Esto excede ligeramente la calificación máxima, pero no es el problema principal ...

El problema aquí es que la señal de entrada que es de 12 V en este momento está fuera del rango de suministro del opamp, por lo tanto, fuera del rango del modo común de entrada del opamp.

El mismo problema para la señal de realimentación en la entrada negativa, por cierto.

Por lo tanto, el opamp no funcionará. Podría funcionar en simulación si el modelo de opamp es demasiado simple, por lo que te está engañando.

El artículo que citó usaba una ganancia baja y suministros más bajos, lo que aseguraba que la señal se mantuviera dentro del rango adecuado para que la etapa de entrada del opamp funcione ...

Por lo tanto, no puede hacer un amplificador bootstrap con un amplificador de +/- 15V para amplificar 12V a 60V. Tendrá que rodar su propio ... La complejidad dependerá mucho de la corriente de salida, el tipo de carga y el ancho de banda requerido (si la señal de 10 MHz es una onda cuadrada, necesita mucho más del ancho de banda de 10 MHz). >     

respondido por el peufeu

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