HVA-breedbandspanningsversterker

Kies het smalste model dat nog steeds de hoogste frequentie en flanksteilheid doorlaat die voor de meting behouden moeten blijven. De 10 MHz-varianten hebben een stijg-/daaltijd van 35 ns en zijn geschikt voor tragere pulsen, detectoruitgangen en transiëntmetingen waarvoor geen bandbreedte van honderden megahertz nodig is. De 200 MHz-modellen verkorten de stijg-/daaltijd tot 1,8 ns, terwijl de HVA-500M-20-B een bovenste afsnijfrequentie van 500 MHz en een stijg-/daaltijd van 750 ps biedt. Kiezen voor 500 MHz terwijl 10 MHz voldoende is, stelt de meetketen bloot aan meer breedbandruis. Vergelijk in de praktijk de vereiste stijgtijd, signaalharmonischen en instrumentbandbreedte, en houd vervolgens voldoende marge aan zonder automatisch het breedste model te kiezen.

Kies een B-ingangsmodel voor impedantie-aangepaste 50 Ω-systemen en een F-ingangsmodel wanneer de signaalbron niet zwaar belast mag worden. De B-varianten bieden een lagere spanningsruisdichtheid, waaronder 0,9 nV/√Hz voor het 10 MHz-model bij 60 dB en 1,2 nV/√Hz voor het 200 MHz-model bij 40 dB. De F-varianten hebben een 1 MΩ-ingang en veel lagere biasstromen van 2 pA of 10 pA, maar hun spanningsruisdichtheid ligt met respectievelijk 4,7 en 4,5 nV/√Hz hoger. Daarnaast hebben ze een transiëntspecificatie van 200 V wanneer de transiënt afkomstig is van een 200 pF-bron. De juiste keuze hangt daarom af van de bronimpedantie, toelaatbare belasting, gevoeligheid voor biasstroom en de vereiste ruisprestaties.

Gebruik DC-koppeling wanneer het absolute signaalniveau, de pulsbaseline of de laagfrequente inhoud behouden moet blijven. De 10 en 200 MHz-modellen kunnen ook naar AC-koppeling worden geschakeld, met een onderste afsnijfrequentie van 1 kHz bij B-ingangsversies en 1 Hz bij F-ingangsversies. AC-koppeling kan een constante DC-component verwijderen, maar kan ook baselineverschuiving of pulsundershoot veroorzaken wanneer het signaal lange pulsen of veranderende digitale patronen bevat. Het 500 MHz-model is uitsluitend DC-gekoppeld en ondersteunt daarmee subnanoseconde-flankmetingen zonder de hoogdoorlaatrespons van AC-koppeling. Gebruik de instelbare uitgangsoffset om de baseline te positioneren en tegelijk voldoende uitgangsreserve te behouden voor de verwachte signaaluitslag.

Ja, de versterkers hebben een 50 Ω-uitgang en zijn ontworpen om met een 50 Ω-belasting te werken voor de gespecificeerde prestaties. De 10 MHz-modellen bieden een lineair uitgangsbereik van ±3,5 V bij 50 Ω, terwijl de 200 en 500 MHz-modellen ±1 V bieden. De maximale uitgangsstroom is 100 mA voor de 10 en 500 MHz-versies en 60 mA voor de 200 MHz-versies. Een correct afgesloten 50 Ω-coaxiaal signaalpad vermindert ook reflecties bij metingen van snelle flanken en korte pulsen. De oscilloscoop kan zijn interne 50 Ω-terminatie gebruiken of een geschikte externe terminator, maar controleer vóór aansluiting wel de resulterende belasting en signaalamplitude.

De benaderende ingangslimiet kan worden geschat door het lineaire uitgangsbereik te delen door de gekozen spanningsversterking. Voor een 10 MHz-model liggen de nominale limieten, uitgaande van het uitgangsbereik van ±3,5 V, op ongeveer ±35 mV bij 40 dB versterking en ±3,5 mV bij 60 dB versterking. Voor de 200 MHz-varianten komt dat neer op ongeveer ±100 mV bij 20 dB en ±10 mV bij 40 dB, omdat hun uitgangsbereik ±1 V is. Voor het 500 MHz-model komt dat bij de vaste versterking van 20 dB eveneens neer op ongeveer ±100 mV. Deze berekende waarden zijn ideale limieten, dus in praktische ontwerpen moet marge worden aangehouden voor ingangsoffset, DC-signaalcomponenten, ruis, overshoot en aanpassing van de uitgangsoffset.

Elk model vereist een geregelde bipolaire voeding van ±15 V via een 3-pins voedingsaansluiting. Pin 1 voert +15 V, pin 2 voert −15 V en pin 3 is massa, dus polariteit en aarding moeten worden gecontroleerd voordat de voeding wordt aangesloten. De typische stroom is opgegeven als ±70 mA voor de 10 en 200 MHz-modellen en ±40 mA voor het 500 MHz-model, terwijl een minimale voedingscapaciteit van ±150 mA wordt aanbevolen. De absolute maximumwaarde van ±20 V is een beschermingslimiet en geen alternatief voor de bedrijfsspanning. Een voeding met lage ruis en korte, correct gerouteerde verbindingen helpen voorkomen dat storingen op de voedingsrails in een kleinsignaalmeting terechtkomen.

De spanningsruisdichtheid aan de ingang is nuttig om front-ends te vergelijken, maar mag niet los worden gezien van bandbreedte, bronimpedantie en geïntegreerde ruis. Bij hun hogere versterkingsinstellingen specificeren de 10 en 200 MHz B-ingangsmodellen respectievelijk 0,9 nV/√Hz en 1,2 nV/√Hz, terwijl de hoogohmige F-versies 4,7 en 4,5 nV/√Hz specificeren. De geïntegreerde ingangsruis neemt toe van 20 µV piek-tot-piek voor het 10 MHz B-model bij 60 dB tot 150 µV voor het 200 MHz B-model bij 40 dB en 0,5 mV voor het 500 MHz-model. Dit laat zien waarom ongebruikte bandbreedte de totale ruis die de meting binnenkomt kan verhogen. Bij de modelkeuze moeten bandbreedte, versterking, bronbelasting en het kleinste signaal dat nog moet kunnen worden opgelost daarom goed tegen elkaar worden afgewogen.