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Superposition d'une impulsion HT à une tension HT DC



  1. #1
    droulfred

    Superposition d'une impulsion HT à une tension HT DC


    ------

    Bonjour à toutes et tous,

    Voici un problème de taille que je n'arrive pas à résoudre; j'ai éssayer de réaliser un descriptif le plus complet possible....





    1. Cadre de travail

    Sonde atomique

    Celle-ci permet l'analyse des espèces chimiques présentes à l'extrémité d'une pointe métallique très fine par l'application d'impulsions de champ électrique élevé à sa surface. Les espèces ainsi éjectées (ions) sont récoltées dans un spectromètre de masse placé en aval de l'appareil.


    2. Problème général lié au générateur d'impulsions haute tension


    Superposer, par un boîtier de couplage, une impulsion haute tension négative (largeur 10ns) à une haute tension continue positive.


    3. Détails


    3.1. Explications


    L'impulsion négative est générée à partir d'un module haute tension DC et d'un switch qui va découper cette haute tension.

    - module haute tension = HiTek Power series PSM10-103; il génère une haute tension réglable variant de -100Vdc à -8000 Vdc

    - switch haute tension = Behlke HTS80-12-UF (option 2=10ns de largeur d'impulsion)


    L'autre haute tension sur laquelle viendra se superposer l'impulsion est générée par un module EMCO E101 (0 à 10000V).

    Ces 2 signaux (impulsion haute tension + haute tension DC) seront couplés par un boîtier de couplage (=coupling box). Le signal résultant sera appliqué à une contre électrode (C/E).


    3.2. Schéma de principe


    VOIR Schema_principe.jpg


    4. Signaux observés


    Remarque: Etant donnée les hautes tensions employées, un atténuateur (facteur 1000 et impédance 50 Ohm) est également prévu pour visualiser (à l'oscilloscope) l'impulsion haute tension seule.

    L'atténuateur (Vin = 1000 x Vout) peut être représenté de la façon suivante:

    VOIR Attenuateur.jpg



    Remarque: sur l'oscilloscope employé, j'ai la possibilité de choisir l'impédance d'entrée (1Mohm ou 50 ohm ; ici 50 ohm (= R_in_oscillo sur le schéma ci-dessus)).


    4.1. Impulsion haute tension seule (coupling box non connectée)


    Dans ce cas, la coupling box n'est pas raccordée. Voici le signal obtenu


    VOIR Illustration1_OK.jpg

    On peut considérer que cette impulsion négative est satisfaisante


    4.2. Impulsion haute tension seule (coupling box connectée)

    VOIR Illustration2_KO.jpg


    Sur la seconde illustration, on constate un second pic négatif parasite ainsi que une oscillation résiduelle.

    Ce genre d'image me fait penser aux problèmes liés aux lignes de transmission (bien que pour parler de lignes de transmission, il faut, je pense, avoir de "longs fils" (qui constituent la ligne de transmission) ainsi que des fréquences de travail élevées).

    En effet, du fait du couplage à la coupling box, on dirait que l'impulsion envoyée n'a pas pu être absorbée par la charge. Il en résulte donc une onde rétrograde qui revient vers la source.


    5. Questions


    Peut-on associer le pic parasite et les oscillations résiduelles à un problème lié aux ligne de transmission où s'agit-il "d'autres interférences" (rayonnement)?

    Remarque:
    - les connexions sont réalisées à l'aide de câbles blindés haute tension 50 Ohm et connecteurs BNC haute tension
    - la fréquence des impulsions (dont la largeur est de 10ns) varie de 1 à 10 kHz maximum (les tests présentés ont été réalisés à 1 kHz).

    Quelles sont les pistes possibles pour améliorer mon signal lorsque la coupling box est connectée et ainsi obtenir une impulsion identique à l'illustration1_ok.jpg.


    VOila voila...

    D'avance merci à celle ou celui qui pourra m'aider.

    Fred

    -----
    Images attachées Images attachées

  2. Publicité
  3. #2
    0.livier

    Re : Superposition d'une impulsion HT à une tension HT DC

    Salut,

    Avant de s'interesser à des problèmes de lignes de transmissions...
    Est ce que tu as essayé de changer la valeur de ta capa de couplage. Sa valeur est de 1000pF, ce que je pense est trop grand... Tu as des résistances de l'ordre du Megohms... Ton RC est donc de l'ordre de la milliseconde...

    Pour visualiser une impulsion de 10 ns cela risque d'être difficile.

    J'essaierai de baisser la valeur de ce RC...

    0.livier

  4. #3
    droulfred

    Re : Superposition d'une impulsion HT à une tension HT DC

    Bonjour O.livier,

    Merci pour ta réponse.
    Voici quelques points supplémentaires:
    - Actuellepment, j'arrive à observer l'impulsion de 10ns (cfr Illustration1.jpg) ==> l'oscillo que j'utilise est assez performant!!
    - J'ai du placé des valeurs de R importantes car dans certaines applications, l'appareil devra réaliser un CC et comme on travaille a THT, je suis obligé de mettre de telles valeurs de R.

    Bonne journée

    Fred

  5. #4
    droulfred

    Re : Superposition d'une impulsion HT à une tension HT DC

    Bonjour à toutes et tous,


    Ahhhh, voici la solution à mon problème (ça servira peut-être à certains d'entre vous).
    Après de nouveaux tests et quelques infos intéressantes, la solution au problème est de refaire une adapatation 50 ohm au sein de la coupling box. Il s'agissait donc bien d'un problème de réflexion (lié aux lignes de transmission).

    Bonne journée
    Fred

  6. A voir en vidéo sur Futura

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