一种高速高压脉冲发生器

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1、1996年第z期分析仪器一种高速高压脉冲发生器高辉,,(中国科技大学国家同步辐射实验室合肥23026)摘要报导了一种用于直管飞行时间质谱计和反射飞行时间质谱计的脉冲发生器。该发生器愉出的脉冲幅士l00V)、(提、、。度变化范围宽(0一开关时间短10伪”)重复叔率高(o一50k执)脉冲波形翰出模式多关健词脉冲发生器TTL开关时间:在使用同步辐射和激光等光源进行的原触发模式丁rL电平、,:,:子分子的光电离实验研究中经常需要脉冲式器件传播延迟“Zons外控同步延迟。地引出电离区的电子和离子图1所示两块中间300ns一50胖带金属网孔的平行金属板是光电

2、离实验中最常本脉冲发生器由了rL外触发脉冲缓冲电,。,、1一truerrnue见的脉冲发生器负载电容值约0PF一100PF路(TlL晚erp反buff闭l)驱动电路(dvu一脉冲发生器需要对其中一块金属板施加脉冲电rierm闭le)和高压脉冲输出电路(Pulse,、。。以便引出电子outputmde)组成(图2)压离子对脉冲电压由激光或阂.,同步辐射光同步输出的TTL电平触发驱动电路存在高压因此必须和外电路隔离。缓冲电路与驱动电路之间的隔离采用便于,“引出”、电“同数字电路接口的6N137高速光电藕合器有}厂.效隔离电压达25加v驱动电路所需直流

3、低菌、二(+、22,气SV+10v)由外接0v交流电经隔离变压器(福离电压不低于250V)降压后经整流稳!。(接通组合.无黔步辐压得到脉冲驱动电路的上半部分)朝狱!一,和下半部分(关断组合)也处于不同的高压有。,圈1脉冲发生器负载示意圈效隔离电压不得低于1ooV由此可知本电路。:本文介绍的发生器的特点是输出的脉冲存在三个不同的地线、、、开关时间短幅度变化范围宽重复频率高输我们设计的脉冲发生器能够根据不同要求,:,:出模式多其主要技术指标如下输出图3所示的四种波形高压脉冲它们是与,,,、、:。一;外接电源交流22ov士15%直流TlL触发脉冲同宽的

4、正负脉冲图3a图3b脉、,、、。100V(正负极性可变最大输出功率5瓦)冲宽度和延迟可调的正负脉冲图3c图3d高:,:脉冲幅度o一士i000V脉冲宽度Zoons压脉冲幅度调整由外接直流高压电源(0一士.、,一10娜lo0v)控制为得到图3a图3c正向脉冲需要:,,。、脉冲开关时间tr毛50nstf簇loons将图2的B5接地B4接正电源而图3b图3d负:,.重复频率(PRF)0一50kHZ向脉冲需要将图2的B4接地BS接负电源显然:,峰值翰出功率16kw高压脉冲也可浮在一电压之上输出例如将B5:,最大平均输出功率SW或B4的接地改为接另一直流电源

5、当然必须同分析仪器1996年第1期‘甲r.,1斗l土王尝

6、⋯⋯处、‘“’.2‘介‘“刁「.夕二‘”!i」产:习立卞一司又.,尸.芍一户..尸u宁了L?,,一l二七,‘健尸网电通,、-二C二t’,_:C‘.百早tl~.仁二二二井井l二图2脉冲发生器电原理图冲输出.高压脉冲宽度与触发的TTI才脉冲同,。宽但有约20ons器件延迟.··;一l口l曰((2)由可重;.触发的双单稳态触发器_:::,、J74HC123产生延迟脉宽可调的TTI电平驱正离压助,、、动6N137获得图3。图3d所示的两种正负脉。红离,a助冲一一冲输出,74Hc123的第一级单稳确

7、定脉冲延迟第二级单稳确定脉冲宽度。脉冲的延迟和宽度调。图3四种不同的脉冲翰出波形整由外接阻容元件确定、:图2中驱动电路的上半部分为接通组合时满足、、:oV簇。;ss1ooovIc4和由TITZT3组成的输出缓冲级可有效脉冲幅度V一V(。,:2500V4脉冲的对地总幅度!v、+v司毛地驱动T驱动电路的下半部分为关断组合。,通常用于外触发的用于驱动TS但由ICS和IC6组成的倒相电路虽然TTL高电平的输,,、出能力有限难以有效地直接驱动6N137的发较IC4多了一级因此到达T4TS栅极的脉冲.、。TT‘如图2)T4光二极管但L器件有较强的吸入电流能电

8、平总提高低相反的这样保证,J。,,力因此在6N137前加了一级由TTI组成的缓TS不同时导通当触发脉冲到达后T4导通接冲(如图2所示)。通组合在两块平行金属板的一块上产生一个正。,(1)由74HCOZ将外触发信号倒相后驱动向脉冲如果没有放电措施该金属板将维持高6N13,7.可获得图3a、图3b所示的两种正、负脉电位,如图4a所示。下半部分的关断组合可在1996年第1期分析仪器,,负载上产生负向脉冲同样理由其后铅,。也将维内部电容的充放电与工作沮度无关另外输人,。、、,持负电位如图4b所示这两个正负脉冲在负阻抗高驱动电流低是一种理想的电压控制器,,

9、。、载上的叠加就产生了顶部较平的脉冲如图4c件图2中的R7R14为VMOS管的输人电容提。,。、所示供一放电回路加速其截止齐纳二极管Z1