Lignes de transmission chargée vs impulsion

[Nekama]

Bonjour à tous,

Encore une question basique mais troublante...

On considère une ligne L1 d'impédance Zo séparée d'une ligne L2 d'impédance Zo par un interrupteur S (spark gap).

a) Si L1 est chargée à Uo ; quand S se déclenche, on a transmission d'une impulsion Uo/2 dans la ligne L2 et -Uo/2 dans la ligne L1.
b) Si S est fermé et qu'une impulsion avec un max à Uo se propage dans L1, elle va elle transmise entièrement vers L2 à travers S (adaptation d'impédance)

1) Si S est ouvert et qu'une impulsion avec un max à Uo arrive suffisante pour enclencher S, que se passe-t-il ?
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[gts2]

Bonjour,

Je ne comprends pas trop comment est branché l'éclateur :
- s'il est en série (sur l'âme disons), je ne vois pas comment il peut se déclencher
- s'il est en parallèle (entre les lignes), la fermeture va faire un court-circuit, il n'y aura plus adaptation d'impédance

[Nekama]

Salut,

L'éclateur relie l'âme des 2 lignes.
C'est un montage assez courant dans les Pulse Forming Line (PFL) en haute tension.

Quand l'impulsion arrive, elle fait monter en tension l'électrode "de gauche" du spark gap tandis que celle de droite reste à un potentiel flottant initialement nul.

Un exemple tiré d'internet :

[gts2]

OK, compris.

Il y va y avoir réflexion du début du pulse (jusqu'à atteinte du seuil), ensuite qqch de tordu lors du transitoire de l'éclateur, puis transmission intégrale du reste de l'impulsion (on suppose qu'il y a un hystérésis (?) );

Si la question porte sur le qqch de tordu, là je n'ai pas de réponse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gwinver]

En principe, un éclateur devient conducteur lorsqu'un certain seuil de tension est dépassé et s'arrête lorsqu'il n'y a plus de courant à passer.

[Antoane]

Bonjour,

De ce que je conprend de la demande, ca se simule assez bien, eg avec LTSpice :


Suivant le niveau de détail demandé, on peut vouloir un modèle plus détaillé de tube à décharge, mais ca se trouve.

[Nekama]

OK, compris.

Il y va y avoir réflexion du début du pulse (jusqu'à atteinte du seuil), ensuite qqch de tordu lors du transitoire de l'éclateur, puis transmission intégrale du reste de l'impulsion (on suppose qu'il y a un hystérésis (?) );

Si la question porte sur le qqch de tordu, là je n'ai pas de réponse.

J'aurais répondu ceci.

On peut considérer que le temps de fermeture est "instantané" car les temps de montée typique sont de >10 ns et le temps de commutation <500 ps.

Si on considère une onde qui monte de 0 à Uo en 10 ns et un SG réglé sur Uo, on aurait :

* SG ouvert
aucune onde transmise
une onde réfléchie qui monte de 0 à -Uo en 10 ns

* Fermeture de SG
onde transmise "abrupte" (500 ps) à Uo/2
onde réfléchie qui passe de -Uo à -Uo/2 de manière abrupte

* Dans la durée
l'onde transmise passe de Uo/2 à Uo
l'onde réfléchie passe de -Uo/2 à 0

Mais si c'est ça, je me demande en combien de temps le phénomène se produirait.

(?)

[Nekama]

En principe, un éclateur devient conducteur lorsqu'un certain seuil de tension est dépassé et s'arrête lorsqu'il n'y a plus de courant à passer.

Merci pour la simu. C'est SPSpice ?

si je comprends bien le schéma, on aurait que l'onde transmise est très vite un peu en dessous de Uo (chute ohmique dans le SG) ?

[Antoane]

Bonjour,

La simulation (LTSpice) suppose que le SG est commandé en externe à t=10ns.
Dans ton cas pratique de géneration d'impulsions, je pense que la montée de la tension dans L1 est suffisamment lente pour qu'on néglige les effet de propagation - le but est de générer une/des impulsions avec une source de puissance limitée. Auquel cas, le "truc tordu" dont parle gts2 ne serait pas très intéressant, ni même visible en pratique.

Une fois que la tension aux bornes du SG, i.e. dans L1, a atteint le seuil, le SG se ferme et une impulsion de durée double la longueure de L1 (i.e. le temps nécessaire pour que l'impulse d'amplitude -U0/2 revienne vers le SG et le bloque) est appliquée sur la charge.

[Nekama]

Salut,

Je visualise mal où bien la simulation donne Vo sur la charge (courbe violette), et pas Vo/2 ?

[Antoane]

> Je visualise mal où bien la simulation donne Vo sur la charge (courbe violette), et pas Vo/2 ?
Si T2 était terminée sur 50Ohm, alors on trouverait U0/2 en Vout.
T2 est en circuit (presque-)ouvert, l'onde est donc réfléchie, ce qui génère une tension supplémentaire de U0/2 --- ie U0 au total.

[Nekama]

> Je visualise mal où bien la simulation donne Vo sur la charge (courbe violette), et pas Vo/2 ?
Si T2 était terminée sur 50Ohm, alors on trouverait U0/2 en Vout.
T2 est en circuit (presque-)ouvert, l'onde est donc réfléchie, ce qui génère une tension supplémentaire de U0/2 --- ie U0 au total.

Ok. Oui. Je n'avais pas fait attention au fait que tu avais mis 1 kOhm en charge.
Le coefficient de réflexion est proche de 1.

Si je reprends le cas du spark gap ouvert.
La charge est le diviseur capacitif du spark gap avec la ligne d'impédance Zo.

La capacité d'un spark gap est de l'ordre de qqs pF en série avec 50 Ohm.
Avec un temps de montée de l'ordre des 100 ns, on a une réflexion quasi complète dans la ligne T1 (comme dans T2).

Si le SG ne s'amorce pas, je ne parvient pas "à visualiser" la tension aux bornes du SG (ie aux bornes de la capa).

Est-ce Vo ou 2 Vo vu la réflexion ?

Si c'est 2 Vo, il devrait s'amorcer...
Si c'est Vo, cela veut dire, vu que la ligne T1 passe à 2 Vo, et que la ligne 1 voit en entrée 2 Vo, on a sur la ligne T2 : 2Vo - Vo = Vo (?)

On sait le simuler (mais je vais télécharger LTSpice).

[Antoane]

La capacité d'un spark gap est de l'ordre de qqs pF en série avec 50 Ohm.

Pourquoi les 50Ohm ?

Avec un temps de montée de l'ordre des 100 ns, on a une réflexion quasi complète dans la ligne T1 (comme dans T2).

Ces 100 ns sont à comparer à la longeur des lignes (en ns).

Si le SG ne s'amorce pas, je ne parvient pas "à visualiser" la tension aux bornes du SG (ie aux bornes de la capa).

Avec un modèle simpliste : la ligne L2 a une capacité >> à celle du SG, et la tension en entrée de L2 reste négligeable. L1 se retrouve donc quasiment en circuit ouvert, et le SG voit une tension 2*U0. Si cette tension suffit à amorcer le SG, j'imagine qu'"une petite" quantitée d'énergie (corespondant au tempe nécessaire pour amorcer le SG) est renvoyée vers la source, tandis que le reste est envoyé (matched impedances) sur L2.