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Somma di alta tensione e un segnale ad alta frequenza

Circuiti e campi elettromagnetici

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[1] Somma di alta tensione e un segnale ad alta frequenza

Messaggioda Foto Utentedanielone » 29 ott 2018, 16:11

Gradirei una consulenza riguardo al seguente problema.

Devo applicare ad un carico capacitivo un segnale ottenuto dall'addizione
di un segnale ad alta frequenza con una differenza di potenziale costante
dell'ordine dei KVolt (si tratta dunque di una somma e non di una modulazione).
Lo scopo è quello di eseguire delle misurazioni sul dielettrico contenuto
nel condensatore.

Allego un rozzo schemino.

Possiedo un generatore di funzioni che nel caso di mio interesse produce
un segnale a dente di sega con frequenze dell'ordine delle decine di MHz
e un tempo di commutazione di 10 nsec. L'uscita TTL arriva a 5 volt.
Posseggo anche un alimentatore in corrente continua che arriva a 20KVolt.
Il carico finale ha una capacita dell'ordine dei 100 pF e mi attendo correnti
dell'ordine delle decine di milli Ampere.
Mi servirebbe il progetto di un'interfaccia (la parte centrale dello schema)
che amplifichi in tensione il segnale a dente di sega (preservandolo quanto più
possibile, soprattutto per quanto riguarda il tempo di commutazione).
A questo scopo posso usufruire di un paio di alimentatori
(uno variabile da 5 a 30 volt, e uno a 80 volt). Questa interfaccia dovrebbe anche
garantirmi un minimo di protezione affinché l'alta tensione non raggiunga in
qualche modo il generatore di funzioni mandandolo in avaria.
Non sono molto informato su questioni riguardanti l'adattamento di impedenza.
Dispongo tuttavia di un vecchia matching network da 50 Ohm che lavora fino a
100 MHz.

Spero che le suddette informazioni siano state esposte in maniera chiara.
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[2] Re: Somma di alta tensione e un segnale ad alta frequenza

Messaggioda Foto Utentebrabus » 29 ott 2018, 16:31

Questione per niente banale.

Io proporrei di disaccoppiare l'alimentatore ad alta tensione DC e il generatore di funzioni tramite un ulteriore condensatore, da scegliere opportunamente; l'uscita del generatore di segnali va protetta tramite una coppia di diodi e un resistore.

Quale dinamica possiede il segnale ad alta tensione? Viene raggiunta lentamente o è anch'essa pulsata?
Alberto.
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[3] Re: Somma di alta tensione e un segnale ad alta frequenza

Messaggioda Foto Utentevenexian » 29 ott 2018, 16:35

Se l'alimentatore è isolato dalla rete (e dal PE) e l'ampiezza del segnale del generatore è sufficiente ai tuoi scopi... basta metterli in serie (*).

Questo in teoria. Quanto alla realizzazione di esperimenti con queste differenze di potenziale, le procedure sono ancora più importanti delle configurazioni stesse.


(*) Evita il cortocircuito del carico...

P.S. Se smetto di rispondere, non è per maleducazione, ma perché l'acqua è arrivata al PC...
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[4] Re: Somma di alta tensione e un segnale ad alta frequenza

Messaggioda Foto Utentedanielone » 29 ott 2018, 17:23

Il generatore ad alta tensione funziona con una particolare rete a condensatori.
Non so se la tensione sia perfettamente costante. Tuttavia può capitare che
scocchi una scarica tra le armature del condensatore (attraverso l'aria, specialmente
se c'è umidità). Per evitare che (mediamente) ciò accada, l'alimentatore ha per
protezione dei fili interni a distanza di pochi centimetri che cortocicuitano il carico
facendo scoccare scintille fra loro. In quegli istanti penso che la tensione subisca
forti variazioni.
A me non interessa solo proteggere i circuiti, ma anche creare l'interfaccia che porti
il segnale a dente di sega da 5 volt a 30-80 volt, prima di sommarlo alla tensione
fissa dei KVolt.
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[5] Re: Somma di alta tensione e un segnale ad alta frequenza

Messaggioda Foto Utentevenexian » 29 ott 2018, 17:50

danielone ha scritto:Il generatore ad alta tensione funziona con una particolare rete a condensatori.
Non so se la tensione sia perfettamente costante. Tuttavia può capitare che
scocchi una scarica tra le armature del condensatore (attraverso l'aria, specialmente
se c'è umidità).


Dopo questa affermazione io mi chiamo fuori: non seguire il mio consiglio del post precedente.
Io ero convinto si trattasse di un esperimento scientifico condotto in condizioni completamente differenti.
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[6] Re: Somma di alta tensione e un segnale ad alta frequenza

Messaggioda Foto Utenteelfo » 29 ott 2018, 18:06

Un segnale con una ampiezza di picco di 80 V e un tempo di salita (o discesa) di 10 ns su un carico di 100 pF richiede un generatore ( o un amplificatore):

con uno Slew Rate

SR = \frac{80}{10^{-8}} = \frac{8000 V}{us}

e capace di erogare una corrente

I= \frac{100^{-12} * 80}{10^{-8}} = 0.8 A
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[7] Re: Somma di alta tensione e un segnale ad alta frequenza

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 29 ott 2018, 20:32

Visto che non so rispondere, almeno chiedo...

Qual è la tensione massima di bias? Dici solo che l'alimentatore può arrivare a 20 kV.
Il segnale sovra-imposto deve essere preciso?
Con cosa vorresti misurare gli eventuali risultati (ad es. la corrente)?

Per arrivare a 20 kV, credo che non basti come isolatore nemmeno una fibra ottica. Da quel poco che so, ci sono effetti di scarica superficiale che non sono banali da "fermare".
Sparo una stupidaggine (a salve): potresti pensare di trasmettere il segnale in radiofrequenza, oppure tramite un laser...


PS: Foto Utentevenexian, a che livello siamo, hai già messo il PC sul guardaroba?
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[8] Re: Somma di alta tensione e un segnale ad alta frequenza

Messaggioda Foto Utentevenexian » 30 ott 2018, 1:31

@danielone
Dopo la tua risposta in [4] pensavo di non postare nemmeno più. Posso ripensarci se magari ci dici cosa stai facendo e dove lo stai facendo.

@SandroCalligaro
A quasi 60 anni non avevo mai visto l'acqua così alta. Nel 2010 era arrivata vicina, ma non così. Oggi eravamo almeno 10 cm in più. La pompa ha funzionato, ma il casino, come sempre, è pulire dopo...

P.S: Vedere i turisti che ridono e scherzano vien voglia di annegarli...

P.P.S. Comunque questa è l'ultima volta: tra poco avremo il MOSE! :roll:
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[9] Re: Somma di alta tensione e un segnale ad alta frequenza

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 30 ott 2018, 9:59

@Foto Utentevenexian: Non voglio nemmeno immaginare...
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