10/10B-HS-H-CE Hoch­spannungsverstärker 10 kV, 40 mA

Dieser Verstärker kann sowohl ohmsche als auch reaktive Lasten (wie kapazitive oder induktive Lasten) effektiv treiben. Sein Vier-Quadranten-Ausgangskonzept bedeutet, dass er in beiden Polaritäten Strom liefern und aufnehmen kann. In der Praxis bleibt der Ausgang dadurch auch beim Ansteuern stark kapazitiver Lasten oder bei Richtungsumkehr des Laststroms stabil und genau – was für Anwendungen wie piezoelektrische Aktoren oder elektro­statische Geräte entscheidend ist.

Der Verstärker arbeitet mit einer festen Verstärkung von 1000 V/V, daher ist ein Eingangssignal von ±10 V erforderlich, um den Ausgang auf ±10 kV zu treiben. Diese Steuerspannung kann von Funktionsgeneratoren oder DACs bereitgestellt werden. Das Gerät stellt analoge Monitor-Ausgänge sowohl für Spannung als auch für Strom bereit (skaliert auf 1 V pro 1000 V Ausgangsspannung bzw. 1 V pro 4 mA Ausgangsstrom). Mit diesen Monitoren können Sie die tatsächliche Hoch­spannung am Ausgang und den Laststrom in Echtzeit an einem Oszilloskop oder Messsystem beobachten und erhalten so eine Rückmeldung über den Ausgang des Verstärkers für eine präzise Regelung.

Kleinsignalbandbreite bezeichnet den Frequenzbereich, in dem der Verstärker eine Spannung mit kleiner Amplitude (typischerweise einige Prozent des Vollaussteuerbereichs) ohne nennenswerte Dämpfung ausgeben kann; bei diesem Modell reicht er von DC bis etwa 60 kHz (−3-dB-Punkt). Großsignalbandbreite ist der Bereich für Vollaussteuerung bzw. Signale mit großer Amplitude (nahe der maximalen Spannung) und ist geringer – ungefähr bis 19,5 kHz (−3 dB). Kurz gesagt: Der Verstärker kann höherfrequente Signalanteile wiedergeben, wenn die Ausgangsspannungshub klein ist; bei sehr großen Spannungshüben ist die maximale Frequenz jedoch auf Größenordnungen von einigen Zehn Kilohertz begrenzt, um die Signaltreue zu erhalten.

Der 10/10B-HS-H-CE hat eine sehr hohe Slew-Rate von über 700 V/µs. Diese Spezifikation gibt an, wie schnell sich der Ausgang innerhalb einer Mikrosekunde um 700 Volt ändern kann. Praktisch bedeutet eine derart hohe Slew-Rate, dass der Verstärker die vorgegebene Spannung äußerst schnell erreicht. Beispielsweise würde sich ein 1-kV-Sprung in nur wenigen Mikrosekunden einregeln. Das ist vorteilhaft zum Ansteuern schnell wechselnder Wellenformen oder transienter Ereignisse und stellt sicher, dass die Hoch­spannungsausgabe schnellen Änderungen des Eingangssignals ohne unnötige Verzögerung präzise folgt.

Sicherheit ist bei derart hohen Spannungen ein zentraler Aspekt. Der Verstärker verfügt über eine verriegelungsfähige HV On/Off-Steuerung, die lokal (über einen Schalter an der Frontplatte) oder remote (über einen Steck­verbinder) bedient werden kann, sodass Sie den Hoch­spannungsausgang bei Bedarf schnell deaktivieren können. Er besitzt einen integrierten Kurzschlussschutz; das bedeutet, wenn der Ausgang versehentlich kurzgeschlossen oder überlastet wird, begrenzt der Verstärker den Strom und wechselt in einen Schutzmodus, um Schäden zu vermeiden. Statusanzeigen zeigen an, ob sich das Gerät in einem Fehlerzustand oder außerhalb der Regelung befindet. Außerdem ist das Gerät CE-konform, d. h. es erfüllt strenge Sicherheits- und EMV-Normen. Das konsequente Befolgen der Vorgaben im Benutzerhandbuch (z. B. korrekte Erdung und Nutzung der Sicherheitsverriegelung) trägt zusätzlich zu einem sicheren Betrieb in Hoch­spannungsumgebungen bei.

Ja, der Verstärker ist auf Präzision und Stabilität ausgelegt. Er verfügt über eine DC-Offsetspannung von weniger als ±2 V, was im Verhältnis zum 10-kV-Bereich sehr gering ist und sicherstellt, dass Sie bei Bedarf den Nullausgang präzise einstellen können. Die zeitliche Drift ist mit unter 100 ppm pro Stunde (nicht kumulativ) spezifiziert, und die Temperaturdrift liegt unter 100 ppm/°C – das bedeutet, dass der Ausgang über lange Versuche hinweg bzw. bei wechselnden Umgebungsbedingungen stabil bleibt. Der rauscharme Ausgang (in der Größenordnung von Mikroampere Stromrauschen und einem Bruchteil eines Volt Spannungsrauschen) ermöglicht es, empfindliche Geräte wie elektrooptische Modulatoren oder Hoch­spannungs-Referenzprüfungen anzusteuern, ohne nennenswerte Messfehler einzubringen. Jedes Gerät wird mit einem Kalibrierzertifikat geliefert, das auf nationale Standards (NIST) rückführbar ist, was Vertrauen in die Genauigkeit für Präzisionsanwendungen schafft.

Dieser Hoch­spannungsverstärker wird sowohl in F&E- als auch in industriellen Anwendungen überall dort eingesetzt, wo eine präzise Hoch­spannungsregelung erforderlich ist. Typische Anwendungen sind das Polarisieren ferroelektrischer oder piezoelektrischer Materialien (Materialpolung), bei dem eine kontrollierte hohe DC-Spannung benötigt wird; elektro­statische Ablenk- oder Strahlsteuerungs­systeme in wissenschaftlichen Instrumenten; die Prüfung von Hoch­spannungskomponenten und Untersuchungen zum Isolationsdurchschlag; sowie die AC-Vorspannung von Bauelementen in der Halbleiter- oder Materialforschung. Aufgrund seiner schnellen Ansprechzeit wird er außerdem zum Ansteuern von Piezoaktoren oder MEMS-Bauelementen eingesetzt, die hohe Spannung und hohe Geschwindigkeit erfordern. In industriellen Umgebungen kann er Prozesse wie Electrospinning, die Prüfung dielektrischer Folien oder die präzise Hoch­spannungs-Piezoregelung in Fertigungsanlagen unterstützen. Die Vielseitigkeit des Geräts und seine hohe Regelgenauigkeit machen es geeignet für Universitäten, nationale Labore und fortschrittliche Fertigungsunternehmen, die mit Hoch­spannungstechnologien arbeiten.