直流高压缓冲测试
缓冲,其实就是一个高压跟随器,一方面负载电流非常小,另一方面具有很低的输出阻抗、很小的输入输出差异。
常见的台式万用表,在直流10V档甚至20V档时,具有高输入阻抗的能力(>=10G),但对于更高的电压,一律都是10M的输入阻抗,因为常规的高精度放大器,到达+-20V跟随已经不容易了,运放到达+-20V以上供电已经不常见了,所以也造成高压下输入阻抗不大。前面已经看到,无论是直接测试还是分压,都要消耗被测电压源的功率,输入阻抗小到100k,1M的也有,最大也就是10M。而越电压越高的电压源,内阻往往也越大。比如我做的100V基准,内阻就有5欧左右。至于很多高阻电压源,就更需要测试者要尽量不消耗电流,才能不对测试电路有影响。采用高压电位差计,尽管可以解决1kV之内的无负载测试,但超范围就不好办了,而且操作复杂。如果能做一个高压缓冲器,就可以解决这个问题。但这种东西太专门,没见有商品,因此只能DIY。
对于高压缓冲器的要求,一方面要工作在高压,另一方面有跟踪精度的要求,同时也有诸如跟随速度、输入阻抗、输入电容等。
本跟随器,初步设计成电压可叠加的,从最少的1kV,常见的2.5kV,一直到10kV甚至更高。从跟踪精度看,达到精密运放的要求,比如输入输出静态之差不超过0.1mV。输入阻抗,主要是输入偏流,根据采用的运放而定,可以达到几十pA,或者在牺牲精度的场合,可以达到1pA以下。至于速度,要求不高,因为大多为静态应用,高压建立也需要时间。
100k的输入阻抗很变态,需要10W功率,因此应该排除在外,所以缓冲器应以可以驱动1M负载进行设计,即驱动电流最大为1mA。szjiaming给出了一个很好的仿真,根据他的电路,重新整理如下:
为了验证,做PCB板,100×70大小,每面4个管子串联,如果管子用900V的可以最高承受3600V。留有余量按照2500V计算。
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