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Erster erfolgreicher Test einer Wechselspannungssynthese mit programmierbaren 10 V Josephson Schaltungen

07.12.2006

Die aktuelle Weiterentwicklung der binär geteilten 10 V Josephson Reihenschaltungen mit etwa 70000 Kontakten hat zu einer deutlichen Verbesserung der Arbeitsparameter geführt. Mit der erreichten Stufenbreite von 0,6 mA (siehe Nachricht "Programmierbare 10-V-SINIS-Schaltungen für AC-Anwendungen") sind die Schaltungen jetzt für die Wechselspannungssynthese und -messung auch bei höheren Spannungen hervorragend geeignet. Eine synthetisierte Sinuskurve einer Frequenz 16 Hz mit 32 Stützwerten pro Periode und einer Amplitude von 10 Volt ist in Bild 1 gezeigt.


Bild 1: Synthetisierte Sinuswelle

Angesteuert werden die 10 V-Schaltungen mit einer am NPL (Großbritannien) entwickelten schnellen Stromquelle. Sie musste für diesen Einsatzzweck modifiziert werden, da die maximale Ausgangsspannung der einzelnen NPL Kanalmodule auf 2.6 V begrenzt ist. Eine in der PTB entwickelte kompakte Verstärkerschaltung erlaubt es, die Ausgangsspannung eines Moduls auf 13 V heraufzusetzen. Durch die binäre Aufteilung der 10 V Schaltungen benötigen mindestens fünf Module solche Verstärker. Sie werden, wie in Bild 2 gezeigt, einfach auf die Module aufgesteckt. Selbst mit den Verstärkern werden immer noch kurze Schalttransienten von 170 ns erreicht. Damit ist das System hinreichend schnell für interessante Anwendungen, wie z.B. für ein neues Leistungsnormal (siehe Nachricht "Verbessertes Primärnormal für elektrische Leistung mit programmierbaren Josephson-Spannungsnormalen").


Bild 2: Ansteuermodule mit Zusatzverstärker