Аналоговая высоковольтная высокоскоростная развязка Опции

[Stepanich]

Здравствуйте.

С выхода зарядо-чувствительного усилителя требуется c развязкой в 3000 кВ передать 5 аналоговых сигналов со следующими параметрами:
время нарастания 15 нс;
время спада 100 нс;
длительность 250 нс;
частота 100 кГц;
амплитуда 1 В (может быть и больше в случае применения доп. усилителя).
В дальнейшем сигналы проходят ряд аналоговых трактов (ФНЧ, ФВ, ЛЗ, VGA, интегратор), а затем поступают на 12...14-битный АЦП.

Диапазон температур в устройстве, где будет производится работа, -65...+85 С.

Основные варианты, рассмотренные мною (поиск комплектующих выполнялся на Globalspec, Digikey и Google).

1. Трансформаторная развязка. Подходящего варианта найдено не было. Все высокочастотные трансформаторы не обеспечивают достаточной изоляции (лишь до 2000 кВ), все трансформаторы с прочной изоляцией не обеспечивают достаточные времена.
Более того, трансформаторы относительно громоздки и их параметры зависят от температуры.

2. Конденсаторная развязка.
Недостатки:
- сложность подбора необходимого номинала, не искажающего сигнал и обеспечивающего невозможность высоковольтного выброса при переходных процессах;
- передача пульсаций.

3. Подвешивание всей аналоговой части под высокий потенциал с развязкой цифровых сигналов с АЦП.
Недостатки:
- необходимость применять большое число оптронов для передачи управляющих сигналов на аналоговую часть;
- усложнение коммутации и заземления.

4. Использование линейного оптрона. Наиболее оптимальный вариант - это IL300 фирмы Vishay. Но этот оптрон недостаточно быстродействующий.

5. Развязка по оптоволокну.
Собственно вопрос. Существуют ли оптоволоконные системы для передачи аналоговых сигналов с хорошей линейностью и малой температурной зависимостью?
Или существует иной способ решения описанной задачи?

Большое спасибо. Всего хорошего.

[Stepanich]

Уважаемый DS, Вы зря усмехаетесь над "нашими".
Дело в том, что подвешивание коллекторов (анодов) под высокий потенциал вызвано необходимостью соединения фотокатода с землёй.
Мировой опыт, как Вы выражаетесь, как раз говорит о том, что системы, спроектированные с позитивной системой питания ФЭУ, получаются существенно менее шумящие, и, что самое главное, гораздо более надёжные.
Нахождение фотокатода под высоким потенциалом приводит к его чувствительности к разного рода полям (следствием чего являются шумы) и сокращает время жизни. Есть и другие недостатки работы фотокатода в этом режиме, обсуждать их, думаю, не стоит - это дело физиков.
Работа с разного рода ФЭУ идёт второй десяток лет, и принятое решение о переводе на позитивное питание - обосновано и аргументировано.
Stanislav, благодарю за ссылки. С оптикой AVAGO знакомы. Если всё-таки развязка будет происходить по цифре, скорей всего применим их оптроны. Ну а полоса пропукания... десятки мегагерц (фронты - десятки наносекунд), в жизни получается меньше.
На данный момент с использованием развязывающего трансформатора от Bourns SMLP удалось передать некоторый растянутый сигнал с урезанной амплитудой. Его включение, с конденсатором и резистором, напоминает фильтр Баттерворта, который превращает импульс в колокообразный. В связи со своей "низкочастотностью" он в три раза режет амплитуду и фронты... а ведь ещё нужна и стабильность во всём диапазоне температур...

[jam]

Уважаемый DS, Вы зря усмехаетесь над "нашими".
Дело в том, что подвешивание коллекторов (анодов) под высокий потенциал вызвано необходимостью соединения фотокатода с землёй.
Мировой опыт, как Вы выражаетесь, как раз говорит о том, что системы, спроектированные с позитивной системой питания ФЭУ, получаются существенно менее шумящие, и, что самое главное, гораздо более надёжные.
Нахождение фотокатода под высоким потенциалом приводит к его чувствительности к разного рода полям (следствием чего являются шумы) и сокращает время жизни. Есть и другие недостатки работы фотокатода в этом режиме, обсуждать их, думаю, не стоит - это дело физиков.
Работа с разного рода ФЭУ идёт второй десяток лет, и принятое решение о переводе на позитивное питание - обосновано и аргументировано.
Stanislav, благодарю за ссылки. С оптикой AVAGO знакомы. Если всё-таки развязка будет происходить по цифре, скорей всего применим их оптроны. Ну а полоса пропукания... десятки мегагерц (фронты - десятки наносекунд), в жизни получается меньше.
На данный момент с использованием развязывающего трансформатора от Bourns SMLP удалось передать некоторый растянутый сигнал с урезанной амплитудой. Его включение, с конденсатором и резистором, напоминает фильтр Баттерворта, который превращает импульс в колокообразный. В связи со своей "низкочастотностью" он в три раза режет амплитуду и фронты... а ведь ещё нужна и стабильность во всём диапазоне температур...

На мой взгляд целесообразно использовать АЦП последовательным выходом,
его можно отправить по стеклянной оптике. Всё управление, если таковое требуется, сделать на контроллере ,который находится на высоком, его тоже можно развязать оптикой.