Нужно сформировать микросекундный импульс порядка 100-150 В с крутым фронтом не более 20 нс и минимальными задержками на формирование. Помогите пожалуйста с чего начать

начать нужно с определения нагрузки и частоты повторения

Статья по лавиным транзисторам и монография Месяц.Г.А. Техника формирования наносекундных имульсов.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

нагрузка 75 Ом, частота повторения - не важно, в принципе единичный импульс

Тогда можно сделать на полевом транзисторе, включенном последовательно с нагрузкой. (Сток к питанию, исток к нагрузке). Управление можно делать на трансформаторе или на драйвере с подвешенным питанием. С транформатором задержки меньше.

Если Вам нужен короткий именно нарастающий фронт (то есть передний), то наилучшим решением, я думаю, будет лавинный транзистор.
Суть явления в следующем.
В некоторых типах транзисторов, когда скорость открывания превышает некоторую величину, транзистор входит в лавинный режим и дальше открывается уже неуправляемо за чрезвычайно короткое время.
Для этого, в закрытом состоянии, он должен быть нагружен напряжением, близким к предельному.
Существуют специальные лавинные транзисторы, но они дороги и трудно доставаемы. Традиционно народ использует 2N5551, и его лавинный режим хорошо задокументирован (хотя и неофициально).
Я делал так: напряжение на коллекторе +250V, питается от емкости 200пФ, заряд этой емкости через 2 МОм.
Управление через импульсный трансформатор на маленьком ферритовом колечке, неск. витков; думаю, что параметры несущественны.
Включение вторички - прямо база-эмиттер, без каких-либо резисторов. Поджигающий импульс на отключенной вторичке был +8V.
На первичку разряжался динистор, и давал этот импульс.
Длительность фронта лавинного открытия транзистора у меня получалась около 7нс, и это зависело от геометрии платы, паразитной индуктивности дорожек.

Длительность самого импульса зависит, за сколько разрядится конденсатор К-Э, но слишком большой ставить нельзя - транзистор может быть убит избыточной энергией.

Для увеличения напряжения лавинные транзисторы можно каскадировать простой последовательной цепочкой. При этом один имеет управление как выше, от обмотки импульсного транса, а у остальных Б-Э просто закорочены.
Когда первый транзистор входит в лавинный режим и открывается, остальные тоже лавинно открываются наподобие разрядников.
(Но простым статическим повышением напряжения выше предельного этот транзистор работает как стабилитрон на 270V, лавинного открытия не будет.)
Я соединял последовательно 5 штук, получал киловольтный импульс.
Еще попробовал схему Маркса, где вместо разрядников стояли пары вот таких транзисторов (заряд непосредственно от 220 до амплитудного). Пришлось немного поплясать с бубном, не все ступени открывались сначала, но в конце концов всё заработало.

Для меньшего напряжения - искать другой тип транзистора.

Добавлено:
Например в Нете очень хорошо отзываются об ZXTN19020 как об особо надежном при повышенной мощности. Его напряжение пробоя 83 вольта. Но я сам его не пробовал, ничего подтвердить не могу.
Фирма ZETEX вообще специализируется на лавинных транзисторах. Другие ее транзисторы: ZTX415, FMMT413, FMMT415, но они недешевы.

Можете что-нибудь сказать о формировании импульса амплитудой 2-3 В с фронтом порядка 1-2 нс или меньше с помощью лавинных транзисторов?

Делают на большее напряжение, лишнее отрезают диодами, но скорость нарастания не обрезают. Используют ртутное реле даже.
Из недр склероза...
Вот еще.

На таком маленьком напряжении лавинный режим не возникнет. А уменьшить большую амплитуду - на делителе или ограничителе потеряете качество фронтов.

Для несколько вольт - я бы попытался применить какую-нибудь высокоскоростную современную логику.

Для генерации импульсов с фронтом <2нс при 125...150 Вольт хорош КТ315Г. Правда, надо отбирать экземпляры, способные к работе в лавинном режиме, но таких обычно около 15% от большой партии.
Если нужна небольшая амплитуда (до 60 Вольт), проще всего взять дорогой полевик, напр. D2089UK (SEMELAB) и управлять затвором с выхода логики типа 74AC или 74VHC, при этом логику питать от 6 Вольт. Импульс тока порядка 1 Ампер раскатывается примерно за 500 пикосек.

Высокоскоростной микроконтроллер или логика с успехом такое выдадут.

А лавинники на 2 вольта не работают. Их надо в предпробойное напрядение выводить.

Делал что-то похожее на IRF740, затвор дёргал драйвером UCC37322, который управлялся от микроконтроллера. Резистор в затвор не ставил, иначе сразу фронт сильно увеличивался. Исток полевого транзистора был на земле, Сток через резистор на питание(регулируемый параллельный стабилизатор). Со стока через конденсатор на нагрузку. Ну и для согласования с нагрузкой (50 Ом) ещё подбирал параллельно включенные резистор с конденсатором (33Ома и ёмкость десятки пикофарад). Полярность выходного импульса менял подключенным трансформатором (витков 10 тонкого коаксиального кабеля 50 Ом на феррите). Импульсы удавалось получать с фронтом около 3нс и амплитудой 200В

если можно дайте схему пожалуйста!

Импульс уровня ТТЛ можно сформировать с помощью 555 таймера а затем усилить его МОП транзистором.
Схемы есть в книге Горовиц и Хилл.




а что собираете? напишите поподробнее.

По приходящему импульсу нужно сформировать на несколько устройств запускающие импульсы с фронтом наносекунды и амплитудой 100В на нагрузку 75Ом, ну и желательно с минимальными задержками до ~100нс. При этом должна быть гальваническая развязка по выходу.

Для генерирования приходящих импульсов я бы использовал 555 микросхему а для запускающих импульсов взял бы 74LS123 (если нужны временные задержки, чтобы неодновременно запускать устройства - если это нужно конечно) для каждого устройства по одному 74LS123. Эти сигналы подаёте на затворы соответствующих МОП транзисторов чтобы усилить их.

То есть получается три последовательно соединённые схемки - сначала 555 таймер, затем формирователи на 74LS123 и затем усилители на МОП транзисторах.
Цифровые схемки можно найти в Marston, Digital Logic IC (в сети поищите) в главе 8 'pulse generator circuits' а усилитель на МОП транзисторе у Горовица и Хилла (Искусство схемотехники).

Я такую штуку делал для программатора импульсов в простеньком ЯМР спектрометра. Только там нагрузка была индуктивная.


По цифровой части посмотрите схемки на http://h347.8k.com/spectro.htm

time base circuit генерирует запускающие импульсы а IC3 на следующей схеме ( '90 pulse&damper generator') формирует
импульсы нужной длительности (если такое нужно будет). ну остальные ICs (IC1, IC2, IC4) на этой схеме вам не нужны как я понимаю.
То есть сигнал с вывода 5 IC3 управляет затвором МОП транзистора. Когда будете выбирать транзистор берите совместимый с ТТЛ сигналами
(производители в даташитах это стараются указывать).