+/- 60V diente de sierra/triángulo/onda sinusoidal

Question

Estoy intentando crear una fuente de alimentación para polarizar un Sonda Langmuir . Necesita ejecutar algún tipo de onda predecible (necesito calcular una curva I-V para un plasma, por lo que necesito variar el voltaje de forma predecible) a unos 1000 Hz. Necesita ser +/- 60 V. Realmente no tengo tiempo para pedir nuevas piezas importantes así que me he estado preguntando si hay una solución puramente analógica para este problema. Un amigo me recomendó usar un circuito de condensadores para generar una onda triangular pero esto presenta los problemas de:

1. Disponer de una fuente de alimentación de 120 VDC (quizás encadenando baterías de 9 V), y
2. Poner en polarización dicha onda -60VDC (debería funcionar a +/- 60 V, no a 0-120 V).

¿Alguien tiene alguna idea?

Answer 1

La corriente para dicha sonda parece estar en los bajos mA como mucho. Asumo que tienes un generador de funciones adecuado que podrías transformar hasta quizás 5:1.

Un transformador de frecuencia de red de 24V:120V de buena calidad puede servir, o puedes enrollar uno en un núcleo de pote o de ferrita o toroide (quizás rescatado de un SMPS).

Si el generador de funciones puede suministrar 8,5 V RMS a 50 ohmios, eso equivaldría a +/-60 V de pico a 1250 ( \$ 50\cdot 5^2\$ ) ohmios o 34mA RMS.

Es probable que obtengas algún redondeo de la onda triangular con un transformador de red, especialmente a 1kHz, ya que el primer armónico está a 3kHz, pero quizás eso no importe o quizás puedas hacer tus pruebas a una frecuencia más baja.

Si no es así, el transformador de núcleo de ferrita debería servir. Si tu generador de funciones no puede suministrar la corriente necesaria, como comentó Brian Drummond, un amplificador de audio compensaría la diferencia fácilmente, incluso sin transformador si es de alta potencia.

Answer 2

Creo que la parte más difícil es generar la alta tensión, así que me estoy centrando en esto primero. Abajo hay un circuito que muestra cómo conectar un op-amp a un grupo de transistores. Esto puede entregar más de 200 voltios pico a pico: -

Tiene una ganancia de voltaje definida por los 100kohm (abajo a la izquierda en // con un condensador de 20pF) y la resistencia de entrada de 10kohm; Gain = 10. Tenga en cuenta el uso de suministros de voltaje positivo y negativo. Estos pueden ser bajados a algo así como + y - 70V para adaptarse a la tensión de salida requerida de 120Vp-p. Si se utilizan baterías, la mitad de la pila de baterías es tierra.

Generar una onda triangular de 12Vp-p es relativamente fácil usando un op-amp alimentado desde raíles de +/-15V (como el de arriba) y configurado como un oscilador de relajación RC - no será perfectamente lineal Y si esto es una necesidad definitiva un 555 y un transistor de corriente constante pueden conseguirlo. A continuación se muestran algunas ideas diferentes que deberían resultar bien: -

Si la corriente que necesita la salida es bastante baja, podrías crear los suministros de +/-70V utilizando un chip regulador de refuerzo conectado a una batería de 12V.