Das Modell VV100B ist ein Impulsverstärker mit großer Bandbreite und einer Verstärkung von 10, der als Standard-16-Pin-DIP-Hybridschaltung verpackt ist. Der VV100B stellt einen großen Fortschritt in Bezug auf schnelle Verstärkerbandbreite, Stabilität, Dynamikbereich und allgemeinen Nutzen dar und bietet eine beispiellose Leistung in anspruchsvollen direkt gekoppelten Anwendungen mit hohem Arbeitszyklus.
Ein ideales "transparentes Verstärkungs"-Element würde einfach das Eingangssignal ohne signifikante Verzerrung von Betriebsbeschränkungen vergrößern. Die Leistung des VV100B kommt diesem Ideal aufgrund seiner außergewöhnlichen Stabilität, Geschwindigkeit, Linearität und Rauscheigenschaften sehr nahe.
Ein Hochgeschwindigkeits-Verstärkerschaltungsdesign macht die Leistung des VV100B praktisch unabhängig von externen Variablen wie Versorgungsspannungen oder Temperatur. Verschiebungen im DC-Ausgangspegel bleiben vernachlässigbar, selbst wenn der Verstärker extremen Betriebstemperaturen oder Schwankungen der zugeführten Leistung ausgesetzt ist. Beim Einschalten gibt es praktisch keine Aufwärmdrift.
Das Modell VV100B ist eine Hybridschaltung, die als Verstärker mit hoher Bandbreite konzipiert ist und hauptsächlich für die Verstärkung negativer Impulse, wie z. B. von Photomultiplier-Röhren, vorgesehen ist. Es hat eine feste Verstärkung von 10 und eine Anstiegszeit von weniger als 2 ns. Der Ausgang kann zwei 50-Ohm-Lasten (25 Ohm) treiben. Der lineare Bereich des VV100B beträgt +200 mV bis -5 V.
Der Benutzer kann eine geeignete Eingangsimpedanz für seine speziellen Bedürfnisse bereitstellen. Das Gerät benötigt einen Eingangsabschlusswiderstand, Bypass-Kondensatoren für die Stromversorgung, Eingangs- und Ausgangs-DC-Trimmung und eine kapazitive Ausgangsform-Trimmung.
Abbildung 1 zeigt eine typische Anwendungsschaltung für den VV100B und ist die Schaltung des Verstärkers LeCroy VV100BTB. Hier wird der Eingangsabgleich T1 durch die Reihenschaltung eines 27-kOhm-Widerstands und eines 500-kOhm-Potentiometers erreicht. Trim T2 wird durch das 1-MOhm-Potentiometer und den 100-kOhm-Festwiderstand in Reihe eingestellt. Ein fester Widerstand gegen Masse stellt die Niederfrequenz-Verstärkungstrimmung (T3) ein. Die Hochfrequenzkompensation wird durch die Kombination 51 Ohm, 6-35 pF eingestellt.
Der VV100B enthält eine Ausgangsschutzschaltung, die den durchschnittlichen Ausgangsstrom auf 60 mA begrenzt. Die Zeitkonstante der Begrenzungsschaltung beträgt ungefähr 6 us.
Die interne Strombegrenzung des VV100B wird durch Setzen einer Brücke zwischen den Pins 13 und 2 aufgehoben. Dieser Anschluss ermöglicht einen bipolaren Betrieb, wenn ein zusätzlicher Widerstand vom Ausgang zur positiven Versorgungsspannung V 1 geschaltet wird. Der gesamte positive Strom wird an die Last geliefert über diesen zusätzlichen Widerstand. Der DC-Wert dieses zusätzlichen Stroms sollte auf weniger als 40 mA gehalten werden.
Wenn die interne Strombegrenzung nicht umgangen wird, beträgt die maximale positive Spannungsauslenkung in eine Last RL:
V+max = V1 / RP + RL
Das Negativste wird gegeben durch:
V-max = -RL [0.06RL + V1] / RL + RP
Aufgrund der extrem hohen Bandbreite des VV100B sollte beim Layout der Leiterplatte sorgfältig vorgegangen werden. Kontinuierliche Grundebenenkonstruktion ist wesentlich. Um eine minimale Induktivität zu gewährleisten, sollten Steckdosen mit niedrigem Profil verwendet werden. Einsteckstifte (Berg 75315-001 oder gleichwertig) sind sogar noch besser. Eingangsbusse sollten vom Ausgang getrennt werden. Verbindungen zu anderen Schaltkreisen in einem Abstand von mehr als 3 cm sollten nur mit ordnungsgemäß abgeschlossenen Koaxialkabeln hergestellt werden. Eingangsschutzschaltungen und Bypass-Kondensatoren sollten so nah wie möglich am Hybrid platziert werden.
Der Eingang muss ordnungsgemäß terminiert und geschützt werden. In den meisten Fällen erfolgt der Eingang zum Verstärker über ein 50-W-Kabel. In diesem Fall sollte ein 50-Ohm-Widerstand vom Eingang (Pin 8) nach Masse verwendet werden. Zusätzlich sorgen drei 1N4448- oder gleichwertige Dioden gegen Masse, wie in Abbildung 1 gezeigt, für Überlastschutz. Der DC-Eingangspegel muss durch einen Trimmwiderstand (T1) auf eine negative Versorgung auf Null getrimmt werden. Wo die beste DC-Stabilität erforderlich ist, sollte diese Versorgung geregelt werden. Beachten Sie, dass Schwankungen im Eingangs-Offset am Ausgang 10-fach verstärkt erscheinen.
Figure 1
An Pin 30 muss ein Strom von ca. 6 mA aus +12 V zugeführt werden. Zusätzlich werden zwei negative Versorgungen V 2 und V3 empfohlen. Die Anforderung an V2 (Pin 2) beträgt 20 mA bei einer Spannung zwischen -6 und -12. V 3 (Pin 10) ist um 12 V negativer als V2 einzustellen. Wenn beispielsweise V 2 auf -12 V eingestellt ist, sollte V3 -24 V betragen. Der VV100B benötigt etwa 8 mA von der V3-Versorgung. Ein ordnungsgemäßer Bypass erfordert Tantalkondensatoren mit mindestens 6.8 µF gegen Masse von den Pins 2, 12 (und 10, wenn drei Spannungen verwendet werden) und 47 µF an Pin 6. Es sollten Leitungen mit minimaler Länge verwendet werden. Achten Sie auf die richtige Polarität. Siehe Abbildung 1. Modell VV100B kann auf Kosten von Anstiegszeit und Linearität mit nur zwei Netzteilen betrieben werden. Verbinden Sie für diese Konfiguration Pin 2 mit Pin 9, setzen Sie V 2 = -6 V bis -12 V, V3 wird weggelassen und V1 = +6 V.
Der VV100B ist für eine 25-Ohm-Last optimiert, um zwei 50-Ohm-Kabel gleichzeitig anzutreiben. Wenn nur ein Kabel betrieben werden soll, sollte ein 50-Ohm-Widerstand vom Ausgang des VV100B an Masse angeschlossen werden, um eine Nettolast von 25 Ohm bereitzustellen. Andere Kabelimpedanzen können angesteuert werden, wobei darauf zu achten ist, dass die erforderlichen 25 Ohm durch die Verwendung zusätzlicher Serien- oder Shunt-Widerstände eingehalten werden. Zum Beispiel erfordern drei 91-Ohm-Kabel einen zusätzlichen 142-Ohm-Shunt zur Masse; fünf 50-Ohm-Kabel können über fünf 75-Ohm-Serienwiderstände angesteuert werden (was zu einem reduzierten Verstärkungs- und Ausgangshub als Preis für das zusätzliche Fan-Out führt). Das Ansteuern von anderen Lasten als 25 Ohm führt zu Problemen mit der Ausgangsform und -stabilität. Lasten unter 25 Ohm verschlechtern Anstiegszeit, Verstärkung und linearen Bereich; Lasten über 25 Ohm erzeugen Klingeln und Oszillationen.
Der Ausgang des VV100B ist bei DC-Eingängen gegen anhaltende Erdschlüsse geschützt. Dieser Kurzschlussschutz wird durch eine integrierende Stufe implementiert, die den Ausgangsstrom misst und ihn auf einen durchschnittlichen Strom von 60 mA begrenzt. Die Zeitkonstante der Begrenzungsstufe beträgt ca. 6 µsec. Der maximale Impulsausgangsstrom ist eine Funktion der Eingangsimpulsbreite, Amplitude und Wiederholungsrate.
Wenn eine Begrenzung auftritt, muss sich diese Integrationsstufe erholen, bevor der lineare Betrieb wieder aufgenommen wird. Längere Mittelungszeiten können durch Hinzufügen einer Kapazität von Pin 13 zu Masse erreicht werden. Die Strombegrenzung kann durch einen Jumper von Pin 2 zu Pin 13 aufgehoben werden. Unter dieser Bedingung erfordert ein sicherer Betrieb (V out - V2) iout < 1 W.
Die Begrenzungsschaltung basiert auf dem durchschnittlichen Ausgangsstrom des VV100B. Der maximale Ausgangshub für Impulse kleiner als die Mittelungszeit beträgt:
dmax = (60 mA) / D
Hier ist D die Einschaltdauer. Bei größeren Breiten beginnt der VV100B-Ausgang abzuschalten und nähert sich 60 mA mit einer Zeitkonstante von 6 µs.
Der VV100B erfordert drei separate Trimmungen; Eingangs-DC-Pegel, Ausgangs-DC-Pegel und schnelle Kompensation*. Die Werte dieser Trimmungen müssen für jeden VV100B ausgewählt werden und müssen daher zurückgesetzt werden, wenn der VV100B ersetzt wird. Alle Trimmungen sollten mit dem mit 100 Ohm belasteten Ausgang des VV25B durchgeführt werden.
* Gelegentlich ist eine zusätzliche langsame Ausgleichstrimmung (T3) erforderlich. Um diesen Abgleich durchzuführen, wird ein Impuls mit abgeflachter Spitze von etwa 10 us Dauer an den Eingang des VV100B angelegt. Ein Widerstand im Bereich von 10 kW bis 300 kW, der zwischen Pin 1 und Pin 4 (oder Masse nach Bedarf) angeschlossen ist, wird verwendet, um den Ausgangsimpuls auf eine flache Spitze zu trimmen.
Der erste Trim, T1, wird verwendet, um den Eingangs-DC-Offset einzustellen. Installieren Sie ohne Eingang zum VV100B einen Widerstand zwischen dem Eingangsanschluss und einer geregelten negativen Versorgung. Der Wert des Widerstands sollte so gewählt werden, dass die Eingangsspannung auf 0.0 mV eingestellt wird. Typische Werte dieser Trimmung sind 30 kOhm bis 300 kOhm.
Der zweite Abgleich, T2, wird verwendet, um den DC-Ausgangspegel auf Null zu setzen. Dieser Abgleich ist ein Widerstand von Pin 1 zur negativen oder positiven Versorgung, abhängig von der Polarität des anfänglichen DC-Offsets. Typische Werte dieser Trimmung sind 100 kOhm bis 1 MOhm.
Die letzte Trimmung ist eine RC-Einstellung auf das Überschwingen des Ausgangs. Ein 6-35 pF Trimmerkondensator in Reihe mit einem 25-100 Ohm Widerstand ist erforderlich, um das Überschwingen zu minimieren. Unter Verwendung eines Eingangsimpulses mit schneller Anstiegszeit den Ausgang des VV100B beobachten. Passen Sie den Trim-Kondensator an, um die beste Ausgangsimpulsform zu erhalten.
Verstärkung: 10 fest, ±5 % Toleranz, nicht invertierend, Langzeitstabilität ±1 %.
Linearität: ±0.2 % integral (0 bis -3 V).
Maximale Ausgangsschwingung: 5 V bei 200 mA (Hinweis 1); +250 mV bei 5 mA (Anmerkung 3).
Ausgangsimpedanz: < 0.2 Ohm für negative Ausgänge.
Frequenzgang: Die volle Signalbandbreite (3 dB) beträgt 170 MHz für 2-Spannungsbetrieb (Anmerkungen 4 und 7); 200 MHz für 3-Volt-Betrieb.
Anstiegszeit: 2 ns (10 % bis 90 %).
Eingangssignalbereich: Das maximale sichere Eingangssignal beträgt ±1 V; externe Klemmdioden empfohlen (Hinweis 6). Der lineare Bereich beträgt -0.5 V bis +0.01 V.
Breitband-Ausgangsrauschen: < 50 µV RMS (bezogen auf Eingang).
Eingangsimpedanz: > 1 kOhm.
Eingangsvorspannung: -25 µA; Drift gegen Temperatur 250 nA/°C.
Eingangsoffsetspannung: 2 mV, einstellbar auf 0 typisch; Drift über Temperatur 10 µV/°C (max.); Drift vs. Versorgungsspannung < 100 µV, bei ±1 % Schwankung; Drift vs. Zeit < 100 µV, langfristig.
Kupplung: Eingang und Ausgang sind DC-gekoppelt.
Temperaturbereich: 0 °C bis 70 °C.
Stromversorgungsunterdrückungsverhältnis: 90dB bei 120Hz.
Energieversorgung: Zweispannungsbetrieb (Hinweis 4). Nennspannung, Ruhe, V 1 = 30 mA bei +6 V. Strom, V2 = -20 mA bei -6 V bis -12 V; (Pin 9 mit Pin 20 verbinden).
Energieversorgung: Dreispannungsbetrieb (Hinweis 5). V 1 = 30 mA bei +6 V; V2 = -28 mA bei -6 V bis -12 V; V3 = 8 mA bei V2 - 12 V (z. B. -24 V, wenn V2 = -12 V und Pin 9 offen).
Wiederherstellung nach Überlast: Betrieb mit V2 = -12-V-Versorgung, nach 15-facher Überlast für ca. 10 ns gesättigt.
Paket: 16-Pin-Standard-Dual-Inline-Hybrid-IC. (Anmerkung 8).
Notizen
1. Überlastgeschützt, um den durchschnittlichen Ausgangsstrom auf < 60 mA zu begrenzen. Siehe Anwendungshinweise.
2. Kein Überlastschutz. Der durchschnittliche Ausgangsstrom sollte < 50 mA sein, um Schäden am Gerät zu vermeiden.
3. Für erhöhten positiven Schwung siehe Anwendungshinweise.
4. Dreispannungsbetrieb für die meisten Anwendungen empfohlen.
5. Der Betrieb mit drei Spannungen bietet eine erhöhte Bandbreite.
6. Siehe Abbildung 1.
7. Installieren Sie für den Betrieb mit zwei Spannungen einen 6.8-µF-Kondensator zwischen Pin 13 und Masse, wobei die positive Leitung geerdet sein muss.
8. Das VV100B ist nicht Pin-für-Pin-kompatibel mit dem VV100. Wenden Sie sich für Einzelheiten bitte an LeCroy.
Bestellinformationen
Das Modell VV100BTB bietet die in Abbildung 1 gezeigte Schaltung mit hoher Bandbreite in einem gebrauchsfertigen Format. Die Gehäusegröße des Geräts von 3 Zoll x 3 Zoll x 1.6 Zoll ermöglicht es, das Modell VV100B an Orten zu verwenden, die für viele schnelle Verstärker zu klein sind. Die Verstärker verwenden Koaxialkabelverbinder vom Lemo-Typ. Die Einheiten können mit einem Modell VV100B erworben werden. Die Trimm- und Ausgleichsvariablen sind werkseitig auf optimale Hochgeschwindigkeitsleistung eingestellt.
Modellbeschreibung
VV100B: Verstärker-Hybrid.
VV100BTB: VV100B in Platine montiert. Lemo-Anschlüsse.
Logikdiagramm (Draufsicht)
Modell VV100BTB Breitbandverstärkermodul
Copyright© Juli 1997. LeCroy ist ein eingetragenes Warenzeichen der LeCroy Corporation. Alle Rechte vorbehalten. Die Informationen in dieser Veröffentlichung ersetzen alle früheren Versionen.
