Формирователь высоковольтных импульсов

Иногда требуется из импульсов в формате TTL получить импульсы большой амплитуды, порядка 100 В. Сделать это можно с помощью транзисторного ключа с регулируемым напряжением питания.

Принципиальная схема формирователя высоковольтных импульсов показана на рисунке 1. Формирователь обеспечивае получение импульсов амплитудой от 0 до +100 В с длительностью фронта порядка 200 нс. Минимальное сопротивление нагрузки составляет 10 кОм.

Digital IO

Рис. 1. Принципиальная схема формирователя высоковольтных импульсов.

На составном высоковольтном транзисторе VT1 собран регулятор напряжения питания ключа. Регулировка напряжения (и амплитуды выходного импульса) осуществляется с помощью переменного резистора R5. Диодная сборка VD5 компенсирует паление напряжения на переходе Б-Э транзистора VT1, обеспечивая регулировку от 0 В. На транзисторе VT2 собрана защита от перегрузки по току с порогом ограничения около 27 мА.

Собственно ключ собран на высоковольтных транзисторах VT5, VT4. Когда на выходе формируется НИЗКИЙ уровень, открыт транзистор VT5, ток течет через диод VD3, быстро разряжая емкость нагрузки. Когда формируется ВЫСОКИЙ уровень, транзистор VT5 закрывается, а транзистор VT4 - открывается, обеспечивая требуемый выходной ток. Ток базы транзистора VT4 формируется с помощью генератора тока, собранного на транзисторе VT3. Наличие генератора тока позволило получить постоянный в широком диапазоне питающих напряжений ток базы VT4, что обеспечивает неизменную скорость нарастания выходного напряжения даже при низком напряжении питания. Вместе с этим, в отличие от резистора, у генератора тока намного меньшая рассеиваемая мощность при максимальном напряжении питания.

Для управления транзистором VT5 с помощью обычных TTL-импульсов, применяется буфер на соединенных параллельно логических элементах с большим выходным током серии 74AC. Для получения высокого быстродействия каскада на транзисторе VT5 требуется обеспечить низкий импеданс в цепи его базы, поэтому от буфера требуется большой выходной ток.


Ридико Леонид Иванович
e-mail: wubblick@yahoo.com