Уважаемые форумчане, добрый день!

Необходима схема источника прямоугольных импульсов тока, очень важны хорошие фронты (желательно без изменения полярности на восходящем/спадающем фронтах и временем формирования фронта не более 10 ns)
В настоящее время решаем одну свою задачу (делаем мини мрт томограф с рабочей зоной диаметром 5 мм, для набора предварительных данных для дальнейших исследований, инициативной группой программистов и меня как физика).
Как было сказано я физик и несилен в электротехнике для подобного класса задач, поэтому решил обраться на Ваш форум, возможно, кто-то работал с чем-то похожим и сможет подкинуть какую-то идею, а мы попробуем ее реализовать скажем на LTSpice, закупить подходящие комплектующие и собрать управляющую схему.
Суть задачи состоит в следующем:
Собраны градиентные катушки устройства. Режим управления ими подразумевает подачу на них прямоугольных импульсов тока, определённой амплитуды и длительностью. Расчетные значения для идеального варианта- длительность импульса от 100нс до 1мкс; амплитуда 300 мА.
Индуктивность катушек примерно одинаковая
Градиентная катушка по Z (катушка Гельмгольца) – 2 витка проводом D=0,35 мм радиусом 35 мм имеет индуктивность 1,3мкГн и омическое сопротивление 0,4 Ом. Работает в импульсном режиме с низкой скважностью для начала 1%.
Другие градиентные катушки Х и Y градиентов- седловидной формы, работают почти в тех же режимах и имеют схожие характеристики, индуктивности 1,3-1,5 мкГн, омическое сопротивление 0,4-0,6 Ом.
Прошу помощи в разработке управляющей схемы, реализующей такой режим работы генератора импульса тока. Для Z-градиентной катушки.
Столкнулись с тем, что такие режимы (длительность импульса от 100нс до 1мкс; амплитуда 300 мА) труднореализуемы, но они являются предпочтительными для нас. Одновременно с этим мы готовы и на альтернативный вариант, просто в таком случае система будет менее скоростная, будет уходить дольше времени на поворот магнитных моментов атомов на угол Пи/2.
Альтернативой для нас будет являться импульс длительностью от 1 мкс и регулируемой амплитудой от 5 до 40 мА.
Управление длительностью будет происходить с помощью входного сигнала от микроконтроллера, STM 200 МГц (с шагом 150 нс, да.. вопрос к фронтам 10 нс, для плана Б фронты будут приемлемы до 100 нс)
Будем благодарны за любую помощь!

С Уважением,
Погорелов Николай

Приблизительная оценка показывает, что для изменения тока с 0 до 300 мА в катушке 1,3 мкГн за 10 нс на катушку надо подать напряжение около 40 В.

совсем готовое можно на драйверы для cd/dvd лазеров посмотреть, LMH6525 например,
только вот 300мА за 10нс на 1.3мкГн это 40В, так что если фронты или ток на порядок зарезать то для плана Б вроде пойдёт.

для ЯМР магнитометра я ещё пробовал мощные DSL драйверы, OPA2673. но там индуктивности были совсем не те, но и резких фронтов не надо было

Какая частота повторения импульсов? Если десяток килогерц, то можно взять PCO-7110, только отключить на плате формирование импульса.

Из-за межвитковой ёмкости, может проще получать ток параметрически, т.е. откалибровать питанием моста и его интервалами. Грубый прикид в LTspice на простых биполярных дал перепады 3,5 нс.

Доброе утро!

Спасибо большое за предложения!
Сегодня, завтра отмоделим что возможно в LTSpice и сообщим о результатах

С Уважением,
Погорелов Николай




Да, в пределах десяток килогерц, для начала этого будет достаточно в рамках всего пакета измерения.

При минимальной длительности импульса 100ns длительность фронта нарастания тока должна быть около 10ns. Как уже было определено, за такое время ток в индуктивности нарастет до 300mA при подключении катушки c L=1.3uH к источнику напряжения около 40V. Но при достижении 300mA электронный ключ должен автоматически автоматически переходить в режим ограничения тока. Если в качестве ключа используется МОП-транзистор с нагрузкой в цепи стока, ему в исток надо вцепить токоизмерительный резистор, с которого напряжение подается на компаратор, в роли которого можно использовать TL431. Чтобы при токе 300mA и опорном напряжении 2,5V в TL431 компаратор срабатывал, сопротивление токоизмерительного резистора должно быть 2,5/0,3=8,33 Ohm. Как-то так.

Думается, что нельзя. Медленный. Проще и точнее будет коммутировать уже предварительно заряженную нужным током катушку с большой индуктивностью.

поставь 74LVC123 и делай хоть 10 нс нужно короче ставь формирователь наносекундных импульсов

Блокинг-генератор на полевике. Запросто дает 10 нс фронты, если взять быстрый полевик. И частоту следования импульсов можно регулировать.