应用: 我在真空室内有一个铜网(10cm x 10cm正方形),该铜网通过24厘米长的铜线连接到BNC连接器。的目标是从8 V 0 V快速切换目电压(相对于地)到〜。(这将切换腔室中的电场,这是我们原子物理实验的控制机制。) 至关重要的是,在切换开始后约500 ns,信号稳定至<10 mV(〜<0.1%)。 网格是浮动的;它没有在腔室中终止。
问题: 我的倒方波底部有一个“驼峰”。我需要弄平它。
电路:我已经确定了一个简单的MOSFET开关电路:
说明: MOSFET(ZVN2110A-ND,N通道增强模式)由IRS2117PBF-ND驱动器驱动,该驱动器输出15 V正脉冲。该触发脉冲的基线浮在V_S上,该V_S通过一个小电阻器连接到V_LO。网格连接到点B。输出低通滤波器是解决该问题的尝试。所有电阻值均通过实验确定(即最初使用电位计确定)。结果是在覆铜板上使用“死虫”样式进行硬接线。
探针详细信息: 为了模拟网格,我将24厘米长的导线焊接到一块覆铜的穿孔板上,并将其连接到电路输出(点B)。我使用Tektronix探头(500 MHz,8.0 pF,10MOhm,10x)将性能板上的信号探查到Tektronix示波器(TDS3012 100 MHz数字示波器)中。
观察结果: 它的切换速度足够快(尽管我可以通过移除滤波器来加快速度),振铃幅度和持续时间是可以忍受的,但是在(基本)微秒时间尺度上,会有很大的“驼峰”和下垂/下垂20 mV(在图像中用红线标记)。这太大了,无法进行我们的实验,该实验是从切换开始到切换后大约10微秒的时间。
应用细节: 我们在实验中使用电场来调整原子共振。扫描施加到原子上的电场可以让我们记录这些共振的“频谱”,从而显示其位置和形状。这些共振的宽度和间隔约为1-10 mV / cm(非常小!)。要施加电场,我们将原子放置在两个扁平的铜网片之间,相隔1厘米。铜网片之间的电场只是网片之间的电位差(1 V差等于1 V / cm电场,以1对1转换)。在收集频谱时,我们通过切换到相应的电压并在检测之前等待几微秒来采样一个电场值。 如果在采样期间电压(以及由此产生的电场)的漂移大于共振的大小(<10 mV),则分辨率会下降到光谱图像变得模糊不清的程度。
其他想法: 我考虑了MOSFET发热的可能性,从而改变了它的导通电阻(通常〜4欧姆)。为了对此进行测试,我尝试了两件事:(1)并联放置两个MOSFET,(2)用具有低得多的导通电阻(100 mOhm)的IRF1010EZ MOSFET代替ZVN2110A。两种情况均无济于事,“驼峰”仍然是20 mV,仍然持续几微秒。在我看来,增加上拉电阻(如注释中所建议)也可能会有所帮助,因此我将尝试这样做。
更新1: 我尝试将上拉电阻从470欧姆增加到10 kOhms。对输出没有影响;初始振铃后,它仍然具有20 mV的“驼峰”。
更新2: 从电路上断开“模拟”电线+网格的连接,并直接探测B点对测量的信号没有影响。
更新3: 下面是上面示意图中相应点的迹线:
好像“驼峰”也出现在栅极脉冲上。FET附近的点“ D”看起来与探测网格没有什么不同。
更新4: 我(1)将上拉电阻器增加到1kOhm,(2)移除了滤波1000pF电阻器,(3)断开了网格,(4)在导轨上添加了两个“堵塞罐” 470uF电解电容器,并且(5)用更快的脉冲发生器(安捷伦33250A)代替了脉冲发生器。新的原理图和迹线:
即使FET驱动器具有更快的触发脉冲,问题仍然存在。“堵塞罐”盖似乎确实过滤掉了一些高频振荡,但“驼峰”仍然存在。