Circuito para aumentar la corriente de un generador de forma de onda arbitraria

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Estoy tratando de crear una configuración para algunos experimentos de Física, por lo que mi experiencia es Física, no Ingeniero Eléctrico que puede hacer diseño de circuitos. Pero puedo armar un circuito. Necesito amplificar la corriente de una señal de un generador de forma de onda arbitraria. También debo asegurarme de que cualquier circuito de amplificación que conecte al generador de formas de onda no pueda dañar el generador de formas de onda.

El hardware actual que tengo es un generador de forma de onda arbitraria Tektronix AWG610 y una fuente de alimentación de CC lineal variable de Tekpon TP3005T, una fuente de alimentación de corriente constante o de voltaje constante que puede alcanzar hasta 5amp. El generador de forma de onda es capaz de una sincronización de borde de 400 fs, que necesito conservar tanto como sea posible en el lado amplificado.

Así que estoy buscando un diagrama de circuito que pueda usar la señal del AWG610 y usarla para modular básicamente la corriente de la fuente de alimentación o, alternativamente, amplificar la corriente de la forma de onda generada por el AWG610 usando la constante separada fuente de alimentación actual. Pero si es posible, me gustaría que el circuito de amplificación fuera un poco más flexible y pudiera manejar amperios más altos para cuando se actualice la fuente de alimentación, por lo que tal vez 100 amperios en el futuro. También necesito que el amplificador pueda admitir desde baja frecuencia hasta al menos 1 Ghz.

La forma de onda puede ser arbitraria, puede ser solo pulsos o una forma de onda errática muy ruidosa.

Mi presupuesto es de alrededor de $ 300.

Gracias, cualquier ayuda es muy apreciada.

    
pregunta axawire

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Intentemos poner esto en perspectiva.

Por el momento, ignoremos el amplificador en sí, y asumamos que ya lo tienes. Veamos lo que se necesita para que su señal de 5 V, 100 Amp, 1 GHz pase de la salida de su amplificador a una carga. En aras de la discusión, asumamos esto en un laboratorio, donde puede organizar las cosas convenientemente, por lo que su carga está, por ejemplo, a 4 pulgadas de distancia de los terminales de salida de su amplificador.

Para transportar una carga de 100 amperios, normalmente desea al menos 4 AWG de cable de cobre (y, según la distancia, puede que se prefieran 3 AWG) 1 .

Como se señaló anteriormente, asumimos que necesita transmitir su señal de 4 pulgadas. Una comprobación rápida muestra que 4 pulgadas de cobre de 4 AWG (a 1 GHz) tendrán aproximadamente 72 nH de inductancia.

Si planea conducir 100 amperios con solo 5 voltios, la impedancia de entrada de su carga puede ser un máximo de R = 5/100 = 0.05 ohmios. Entonces, tu circuito efectivo se ve así:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Ahora, pensemos en ese circuito por un segundo. Para (incluso un aficionado) EE, se parece mucho a un filtro de paso bajo. Una ejecución rápida a través de una calculadora muestra que viéndolo como un filtro, esos valores dan una frecuencia de corte de aproximadamente 2,2 MHz. Por 1 GHz, tiene algo como 50-55 dB de atenuación. Por lo tanto, sus 5 voltios a 1 GHz que salen del amplificador se han reducido a unos 10 milivoltios a 1 GHz cuando llega a la carga.

Conclusión: con el tipo de especificaciones del que está hablando (100 amperios a 1 GHz), solo obtener la electricidad del amplificador a la carga se convierte en una tarea no trivial (y, por supuesto, en una A mayor distancia, aumenta la inductancia, y con ella la impedancia).

1. Nota: aunque se basan en una transmisión de potencia de 50-60 Hz. Debido al efecto de la piel, a 1 GHz probablemente necesite algo aún más grande (o algo de ese tamaño efectivo, pero hecho de muchas hebras finas).

    
respondido por el Jerry Coffin

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