Progetto stimolatore per elettrodo

[ingmarketz]

Salve a tutti,

sto progettando uno stimolatore (pulse current generator) per un elettrodo (modello : R2 serie R3 || C1),
tipicamente potete pensare il carico come un semplice condensatore.

il circuito e' riportato in allegato.

il circuito si basa su:
https://www.ti.com/lit/ml/slyy054/slyy054.pdf

Ho bisogno di cortocircuitare il carico per scaricare l'elettrodo.

ho provato a scaricare l'elettrodo con diversi tipi di circuito con MOSFET, ma tutti i miei tentativi introducevano dei picchi di corrente nell'ordine delle decine di uA sul carico.

Specifico che i picchi non voluti accadono quando disconnetto o connetto i mosfet che dovrebbero
cortocircuitare il carico. Voglio anche precisare che si e' vero che un picchetto seguito da una rampa
e' da aspettarsi dovuto alla scarica del carico, ma i picchi di cui sto parlando non si riferiscono questo picco.


Nel mio caso questi picchi non voluti non sono accettabili poiche'
sono nello stesso ordine della corrente erogata nel normale funzionamento.

Aggiungo anche che la tensione sul carico puo raggiunger i +/-100V

Dalle simulazioni in LTSPICE, vedo che il principale problema sono le non idealita' dei mosfet (NMOS) usati per scaricare il carico. Specificatamente le capacita' parassite.

A questo punto sto cercando uno switch tipo relay integrato che supporti fino a 100V se non di piu e che abbia perdite di pochi uA, max 10uA a T=25C. inoltre il tempo di aperture e chiusura deve essere se possible al massimo di 200us (meglio se fosse piu veloce).

Da quanto so i relay sono abbastanza lenti , diciamo nell ordine dei ms.

Quindi la mia domanda e' : sapete se esiste un circuito con mosfet che puo' cortocircuitare il mio carico?
Sapete se esiste uno switch elettromecanico con le specifiche che ho menzionato sopra?

un ringraziamento a tutti coloro che risponderanno

[elfo]

Sto progettando uno stimolatore (pulse current generator) per un elettrodo (modello : R2 serie R3 || C1), tipicamente potete pensare il carico come un semplice condensatore.

OK
Il tuo circuito e' equivalnete a quello semplificato qui sotto?

Ho bisogno di cortocircuitare il carico per scaricare l'elettrodo.
ho provato a scaricare l'elettrodo con diversi tipi di circuito con MOSFET, ma tutti i miei tentativi introducevano dei picchi di corrente nell'ordine delle decine di uA sul carico.

Perche' non lo scarichi con l'Howland? - e' bidirezionale

Specifico che i picchi non voluti accadono quando disconnetto o connetto i mosfet che dovrebbero cortocircuitare il carico.[cut]
Aggiungo anche che la tensione sul carico puo raggiunger i +/-100V
Dalle simulazioni in LTSPICE, vedo che il principale problema sono le non idealita' dei mosfet (NMOS) usati per scaricare il carico. Specificatamente le capacita' parassite.

1) puoi mostare la simulazione LTSPICE che supporta la tua affermazione?
2) riguardo le "capacita' parassite" ti riferisci alla "charge injection?
3) ci sono vari metodi per superare il problema (es. inettare un impulso di polarita' opposta aquello di commando dello switch tramite una capacita' di valore comparabile alla parassita oppure rallentare il fronte di salita dell'impulso di comando) ma prima guarda:

200V Low Charge Injection 8-Channel High Voltage Analog Switch
Charge injection ~ 1000 PC

https://ww1.microchip.com/downloads/en/ ... 070713.pdf

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

[Kagliostro]

Ciao

Probabilmente mi sembra una cosa dalla soluzione banale perché non ho un' adeguata serie di studi sull'argomento

In ambito costruzione e riparazione amplificatori a valvole capita spessissimo di avere la necessità di scaricare, del tutto (o quasi) ed in tempi brevi dei grossi condensatori elettrolitici caricati a tensioni di svariate centinaia di volt (anche 700 / 800 volt o più), per farlo senza problemi si ricorre semplicemente all' uso di un resistore (di valore congruo) sul quale l'energia si disperde, in più è buona pratica prevedere in parallelo a tali condensatori la presenza di un resistore "fisso" che svolge la funzione di "bleed resistor" come la chiamano negli States

Non è che usi il MOSFET come semplice interruttore ON/OFF senza una "rampa" di salita resistiva tra lo stato non conduce e conduce ?

Usato come interruttore in pratica si comporta come un semplice cortocircuito e quindi si generano sovracorrenti, delle "transient currents" e forse sono queste quelle che lamenti

K

p.s.: ho postato assieme ad elfo e ... dai molta più retta a lui che a me

[ingmarketz]

Ciao Elfo,

grazie per la tua pronta risposta.

1. L'howland che ho costruito non e' stabile nel tempo. Poiche' l' offset degli opamp e le imperfezioni del circuito fanno si che non sia semplice generare 0A all'uscita. tieni conto che il carico e' capacitivo e anche piccole perdite tendono ad accumularsi sul carico. per uci necessito di un metodo per resettare il carico

2. il circuito che ho simulato e' quello riportato in allegato, un component e' nella mia libraria ma ho allegato la sua implementazione in un immagine allegata. una volta partita la simulazione potrai vedere che il circuito funziona perfettamente. perche ho usato due mosfet ideali nel circuito di scarica ma se rimpiazzi quei mosfet con i modelli degli altri mosfet usati nel circuito, vedrai che si creano i picchi di cui ti ho accennato.

3. non penso siano charge injections, penso che siano delle correnti che devono passare al fine di caricare alcuni nodi alla corretta tensione.

4. ho gia provato a rallentare gli impulsi di comando senza successo.

5. grazie per il tuo suggerimento riguardo lo switch. Ho anche io visto molti switch ma sono tutti per 16 o 32 o 64 canali. quando a me ne servirebbe solo uno.

Grazie ancora per i suggerimenti

[elfo]

L'howland che ho costruito non e' stabile nel tempo. Poiche' l' offset degli opamp e le imperfezioni del circuito fanno si che non sia semplice generare 0A all'uscita. tieni conto che il carico e' capacitivo e anche piccole perdite tendono ad accumularsi sul carico. per uci necessito di un metodo per resettare il carico

None
Il carico in continua e' dato da 850 k // (R2+R3) =< 850 K

Quanto deve essere "zero" la tensione in uscita?

[ingmarketz]

giusto per riferimento metto anche qui le immagini delle simulazioni di cui ho parlato prima:

sim con MOS ideali :

sim con MOS reali:

i picchi non voluti sono molto piu alte dell forme donda volute.

[ingmarketz]

L'howland che ho costruito non e' stabile nel tempo. Poiche' l' offset degli opamp e le imperfezioni del circuito fanno si che non sia semplice generare 0A all'uscita. tieni conto che il carico e' capacitivo e anche piccole perdite tendono ad accumularsi sul carico. per uci necessito di un metodo per resettare il carico

None
Il carico in continua e' dato da 850 k // (R2+R3) =< 850 K

Quanto deve essere "zero" la tensione in uscita?

R2 e' 8k, R3 =3G all incirca
la tensione di uscita quando non ci sono impulsi all ingresso deve essere 0

[elfo]

Quindi 850 k

Ma quanto "zero"?

[ingmarketz]

dal punto di vista pratico, se riesco a forzare l'uscita in un range entro +/-50mV sarei soddisfatto

[elfo]

Mo', dammi un attimino che ti cucino la soluzione