ungelöst Tastkopfsimulation

[beldowsk]

Hallo,

vor längerer Zeit hab ich auch Mal mit den Komponenten tline und ltline experimentiert. Leider braucht eine Simulation damit halbe Ewigkeiten (wenn sie sich nicht sowieso aufhängt, oder LTspice gleich zum Absturz bringt). Daher verwende ich lieber das Schema im Anhang.

Gibt es Möglichkeiten Simulationen mit tline oder ltline schneller und vor allem stabiler zu machen? Z.B. mit einer .option?

In welchen Fällen sollte ich auf jeden Fall tline oder ltline verwenden (und nicht mein Schema)?

Am störensten an meinem Schema ist der Kondensator für das Koax-Kabel. Er verändert das zu messende Signal am meisten, weil über ihn viel Strom abfließt. Ist der von mir verwendete Wert von 100pF pro 1m Länge realistisch?

In den Datenblättern der Tastköpfe findet sich meist keine Angabe zur Induktivität. Sind 250nH pro 1m Läge realistisch?

Die Datenblätter weisen zumeist eine „Input Capacitance“ und eine „Compensation Range“ aus. Welcher Wert müsse in meinem Schema an welchen Kondensator (CTK oder CK)?

Kann ich den Leitungswiderstand RK rauslassen oder wird er als Teil des RC-Gliedes mit CK zwingend gebaucht? Wenn ja: Muss ich den RK-Wert eigentlich von RiTK abziehen?

Gruß Andreas

 

[Bernhard W]

Hallo Andreas,

RK kann üblicherweise vernachlässigt werden und die Werte für LK und CK stimmen ungefähr.
Manchmal steht der Leitungstyp auf dem Mantel oder die Leitungsbeläge stehen im Datenblatt.

Die Leitung mit nur einem LC-Glied zu simulieren stimmt jedoch nur für niedrige Frequenzen. Für höhere Frequenzen kann man die Leitung in kürzere Stücke teilen und die LC-Glieder hintereinander schalten, also beispielsweise 10 LC-Glieder mit je 25 nH und 10 pF.

Warum bei dir eine Simulation mit Transmission Line "halbe Ewigkeiten" braucht, kann ich nicht erraten.

Bernhard

 

[beldowsk]

Hallo Bernhard,

Dank für Deine Hinweise. Im Anhang hab ich den Tastkopfkabeln (Länge 1,2m) 6 LC-Glieder gegönnt.

Im ersten Schema habe ich durch Veränderung von C0 und der Amplitude von I0 das Simulationsergebnis für V(CH3) an das Messergebnis angenähert. Die Differenz der Maximalamplitude von CH1 ist leider etwas hoch?!

Im zweien Schema werden die Pulse vor und nach dem PMT-Adapter verglichen (bei der Messung hatte ich den Teilungsfaktor nicht von 10x auf 1x zurückgesetzt, drum der Faktor /10 für die Magenta-Kurve).

Gruß Andreas

 

[beldowsk]

Hallo,

verwende ich LTLINE so richtig? Wie erkären sich die Unterschiede zum vorherigen Beitrag?

Gruß Andreas

 

[beldowsk]

Hallo,

ich hab Mal eine Messreihe gemacht, um herauszubekommen wie sich der Photomultiplier (PMT) in meinem Szintillationsdetektor abhängig von der Hochspannung verhält. Abgesehen von den Messwerten für 800V und 1200V sieht das Ganze doch recht Linear aus. Als Datenreihe2 ist im Excel-Diagramm meine Näherung zu sehen.

Dann hab ich das Ganze in LTspice simuliert. Im LTspice-Diagramm ist zu sehen, das die Pulse für 800V, 1000V, 1100V und 1200V (alle in grau) nicht so recht in die Reihe passen. Die Oszilloskop-Kurven für 400V, 500V, 600V, 700V und 900V sind in rot zu sehen, nur für diese gibt es in blau auch simulierte Kurven. Um Simulation und Messung einander nahe zu bringen hab ich mit der Spannung des HV-Netzteils, der Amplitude der Stromquelle und dem Kondensator C0 gespielt.

Die Simulation des PMT aus einer Stromquelle mit parallelem Widerstand (R0 > 1TΩ) und Kondensator (C0 eigentlich < 10pF) habe ich aus einer Broschüre des PMT-Herstellers übernommen.

Das Datenblatt des PMT gibt für den Anodenstrom ein Maximum von 100µA vor. Damit kann nicht die Amplitude der Stromquelle I0 gemeint sein, die ist immer sehr groß, weil ein großer Strom durch C0 abfließt. Es muss also der Strom gemeint sein, der in den Divider hineinfließt, in meinem Schema also I(C2)+I(RL). I(RL) ist mit einem RL von 2,2MΩ kein Problem (bei 1200V ca. 33,6µA), aber I(C2) ist mit ca. 3,5mA viel zu groß und überdies von Schwingungen überlagert (siehe dazu insbesondere den Auszug aus dem Diagramm).

Frage: Wie messe ich die Spannung des Pulses nach C2 ohne über 66,4µA zu kommen?

Ein weiterer Widerstand in der Leitung bring nichts, der verändert die Form des Pulses und die will ich erhalten.

Frage: Warum sehe ich von den überlagerten Schwingungen in der Stromkurve in den Spannungskurven nichts?

Tauchen diese Schwingungen nur in der Simulation auf, oder sind sie Hinweis auch auf Instabilitäten der Hardware? Und wenn ja: Wie mache ich Hardware und Simulation stabiler?

Gruß Andreas