Hallo, neulich habe ich einen alten kaputten Tastkopf zerlegt, und festgestellt, dass der Innenleiter des Koaxkabels aus Widerstandsdraht hergestellt war. Hat dieser aufwendige Aufbau HF-technische Gründe? Normalerweise sind doch verlustbehaftete Leitungen eher ungünstig für Impulsübertragungen - oder liege ich da jetzt völlig daneben? Grüße Peter
In jedem Tastkopf sind Widerstandsdrähte drin. Supraleiter währen zu teuer und die Kühlung zu umständlich für den Hausgebrauch.
>Widerstandsdraht
Was meinst Du damit?
Der Leiter ist wohl sehr dünn -- damit die Kapazität des Kabels klein
ist, denke ich. Ich glaube es gab hier mal einen Thread zum Thema, da
hat auch jemand geeigneten Ersatzdraht gesucht, wohl vergeblich. Kann
aber auch in de.sci.electronics gewesen sein, ich denke aber auf
Deutsch. Wenn es Dir wichtig ist kann ich suchen...
Peter Hoppe wrote: > Hat dieser aufwendige Aufbau HF-technische Gründe? Afaik hat dieser eine hohe Dämpfung, daher ist keine Anpassung an die Impedanz notwendig (die ja je nach Messobjekt von 0 bis unendlich sein kann) um ein Signal reflektionsfrei zu übertragen. Weiterhin hat dieses Kabel eine extrem niedrige Kapazität. Wenn man eine Quellimpedanz von z.B. 50 Ohm sicherstellen kann, wäre ein RG58 Kabel klar besser. Stefan Salewski wrote: >>Widerstandsdraht > > Was meinst Du damit? > > Der Leiter ist wohl sehr dünn -- damit die Kapazität des Kabels klein > ist, denke ich. Er hat definitiv einige 10-100 Ohm pro Meter. > Ich glaube es gab hier mal einen Thread zum Thema, da > hat auch jemand geeigneten Ersatzdraht gesucht, wohl vergeblich. Das dürfte hier gewesen sein: Beitrag "Osziloskop Tastkopf selbstbau"
Danke für die Antworten. Der alte Beitrag ist schon mal interessant. Ich will auch nicht reparieren, mich interessiert nur die Funktion. Ob es sich z.B. um eine spezielle Z0-Bauform handelt. Peter
Der Oszilloskopdraht ist aus zwei Gründen so dünn und "hochohmig": Erstens wird die Kapazität/cm von etwa 1 pF/cm auf etwa 1/10 herabgesetzt. Damit wird die Kapazität auf der 1 MOhm-Seite des Eingangsteilers 9M / 1M kleiner und im Endeffekt auch die Eingangskapazität an der Tastspitze. Zweitens werden durch die erhöhte Dämpfung auf dem Kabel die Reflexionen schneller unterdrückt, die durch die Fehlanpassung an Anfang und Ende des Kabels entstehen. Mit normalem 50-Ohm-Kabel als Ersatz wird erst mal die Eingangskapazität auf der 1 MOhm-Seite so groß, dass der Tastkopf nicht mehr abgleichbar ist, und zusätzlich sehen bei einem schnellen Scope die Impulsflanken eher wie eine Treppenkurve aus, wegen der zwischen Tastkopf und Scope-Eingang hin und her laufenden Reflexionen.
Danke, das ist einleuchtend und lässt sich auch in einer Simulation gut nachvollziehen. Anscheinend hat das beste Ergebnis, wenn der Gesamtwiderstand des Drahtes die gleiche Größe hat wie der Wellenwiderstand des Kabels.
> Anscheinend hat das beste Ergebnis, wenn der > Gesamtwiderstand des Drahtes die gleiche Größe hat wie der > Wellenwiderstand des Kabels. Sind das nicht Äpfel und Birnen? Die Wellenimpedanz des Kabels ist von der Länge unabhängig, der Gesamtlängswiderstand aber schon. Die Wellenimpedanz ist außerdem durch den deutlichen Widerstandsbelag (R') nicht mehr reell, sondern komplex und sogar frequenzabhängig! Mit Z = ((R'+jωL')/(G'+jωC'))^1/2 sieht man, dass bei hohem ω wieder das "gewohnte" (L'/C')^1/2 erscheint, bei niedrigem ω geht es gegen (R'/G'))^1/2. R' steigt allerdings selbst auch noch mit der Frequenz an (Skin-Effekt), G' wird bei (sehr) hohen Frequenzen wiederum komplex (insbes. polare Dielektrika). Eigentlich ist ja der Zeitbereich angesagt. Aber als Mittelding könnte man sich überlegen, bei welchen Frequenzen Phasenübergänge auftreten, also z. B. R' so groß wie ωL' oder ggf. G' wie ωC' wird. Setzen wir mal R' grob auf 100 Ω/m. Je nach geometrischen Abmessungen (Annahme Z vielleicht so 200 Ω bei idealem Innenleiter) hat L' grob 500 nH/m. Die Eckkreisfrequenz ω_e = R'/L' liegt mit 200 MHz im oberen Ende des Nutzbereichs (ok, f bei 30, aber logarithmisch gedacht ist das schon die Größenordnung). Das kann so gewollt sein, um so weit wie möglich in den oberen Nutzfrequenzbereich zu kommen und aperiodisches Verhalten beizubehalten. Die Dämpfung durch das R' selbst ist dann aber nicht so groß, dass Reflexionen damit bereits unter das Auflösevermögen des KO fallen würden. Mehrfachreflexionen - na, vielleicht schon. 1 m Leitung hin, zurück und ein zweites Mal hin, sind ja nur wenige ns (je nach ϵ). Ganz ohne Anpassung/Kompensation käme man wohl nicht aus. Wie auch immer. Ab einigen 100 MHz haut das alles nicht mehr richtig hin und man muss - kompromisslos bis auf den Preis - auf aktive Tastköpfe umsteigen.
Andere Erklärung: Ich habe einen speziellen Tastkopf (von HP) mit einem Widerstandskabel. Wenn ich mich recht erinnere, ist es einer für Oszis mit 50-Ohm-Eingang (oder externem 50-Ohm-Abschluß am Eingang). Ist speziell für hohe Frequenzen. Alternativprodukt: The Tektronix P6150 is a 9 GHz bandwidth, 10X attenuation, low impedance probe. Wie heißt denn Dein Exemplar?
> Tastkopf für 50-Ohm-Eingang
Natürlich kann man an einem 50-Ohm-Eingang die Reflexionen vermeiden.
Ein einfaches Arbeiten mit dem Tastkopf gibts dann aber nicht.
Eine gängige Lösung ist es dann, im Tastkopf 450 Ohm als Längswiderstand
zu benutzen. Der bildet dann einen 1:10-Teiler, die 500 Ohm Last können
von den meisten schnellen Logiken verkraftet werden.
Ich vermute, dass es sich bei dem 9-GHz-Tastkopf um eine solche Lösung
handelt.
Angehängte Dateien:
-
TK_5m.PNG
9 KB
df1as wrote: >> Anscheinend hat das beste Ergebnis, wenn der >> Gesamtwiderstand des Drahtes die gleiche Größe hat wie der >> Wellenwiderstand des Kabels. > > Sind das nicht Äpfel und Birnen? Die Wellenimpedanz des Kabels ist von > der Länge unabhängig, der Gesamtlängswiderstand aber schon. Die > Wellenimpedanz ist außerdem durch den deutlichen Widerstandsbelag (R') > nicht mehr reell, sondern komplex und sogar frequenzabhängig! Die Idee bestand darin, den Gesamtwiderstand, also R' * Kabellänge, ebenfalls konstant zu halten. Für jede Kabellänge ein Leitermetall mit angepasstem rho. Dazu habe ich testweise mal die Grenzdämpfung eines Schwingkreises verwendet: R^2/(4L^2)=1/(LC) -> R^2=4L/C -> R=2*Z0. Für ein Tastkopfmodell 1:10 mit 1..2m Leitungslänge funktioniert das unterhalb von 1GHz anscheinend ganz ordentlich. Bei 5m Länge wird das Ergebnis aber sehr schlecht. Dazu mal ein Beispiel im Anhang: Z0=275 Ohm, L'=920nH/m, C'=10pf/m, Eingang=6,7pf||9MOhm, Ausgang=10pf||1MOhm Gelb: R=Z0 -> R'=Z0/5, starke Überhöhung Lila: R=2*Z0, immer noch starke Überhöhung Blau: R=5*Z0 -> R'=Z0, zu stark gedämpft. Dazwischen müsste demnach ein optimaler Wert für R auftauchen, wobei ein direkter Zusammenhang mit Z0 wohl noch fraglich ist. @eprofi Der Tastkopf ist leider schon entsorgt. Ich glaube, es war ein 1:1 Typ von Tektronix. Er htte keinen Durchgang mehr, und ich wollte das Kabel zunächst für andere Zwecke verwenden. Das ist aber an dem speziellen Innenleiter gescheitert.
>Der Tastkopf ist leider schon entsorgt. Ich glaube, es war ein 1:1 Typ >von Tektronix. Er htte keinen Durchgang mehr, und ich wollte das Kabel >zunächst für andere Zwecke verwenden. Das ist aber an dem speziellen >Innenleiter gescheitert. Bei uns fallen diese Tek-Tastköpfe auch alle Nase lang aus, selbst wenn man meint, eigentlich behutsam mit umgegangen zu sein. Irgendwann sind sie einfach tot. Und selbst an den einfachen 1:1-Dingern verdienen die sich noch eine goldene Nase. Für eine Satz Tastköpfe bekommt man fast schon einen KO dazu. Fast so ähnlich wie mit den Preisen bei Druckern und Toner ...
Meine ist eine 1:1 HP 10007 B 215 Ohm Serienwiderstand, doch keine niederohmige z0-probe. Hat auch einen Wackelkontakt.... eine alte, aber sehr ausführliche Anleitung für Probes ist 062-1146-00 Oscilloscope Probe Circuits Joe Weber contents PDF DJVU BAMA http://www.slack.com/concepts.html Die Innenleiter sind aus einem nicht lötbaren Material.
@eProfi Danke für den Link, das ist genau das was ich gesucht habe. Wirklich schade, dass all diese alten Dokumente allmählich in der Versenkung verschwinden. Meine Probes behandle ich auch sehr gut, und im Prinzip hätte ich auch kaum Probleme mit ihnen; Aber leider muß man sie hin und wieder aus der Hand geben, und es gibt anscheinend immer "Spezialisten", die es schaffen, die Teile völlig zu lädieren:( Mir selbst ist zwar auch schon mal eine der Spitzen abgebrochen, aber ich frage mich, welche Behandlung wohl erforderlich ist, um den ganzen Kunststoffkörper in seine Einzelteile aufzulösen. Grüße Peter
df1as wrote: >>Der Tastkopf ist leider schon entsorgt. Ich glaube, es war ein 1:1 Typ >>von Tektronix. p6101 > > Bei uns fallen diese Tek-Tastköpfe auch alle Nase lang aus, selbst wenn > man meint, eigentlich behutsam mit umgegangen zu sein. Irgendwann sind > sie einfach tot. In der Firma halten TK selten länger als 2 Jahre. Im privaten Labor ist mir in 25 Jahrne kein TK ausgefallen. Auf eienr webseite gibt'S einen ähnlich lautendne Bericht. Der Tenor ist das man mit Equipment das man selber bezahle nmuß oft wesnetlic hpfleglicher umgeht. YMMV > Und selbst an den einfachen 1:1-Dingern verdienen die > sich noch eine goldene Nase. Für eine Satz Tastköpfe bekommt man fast > schon einen KO dazu. 4 Stück Tektronix P6139A sind eben keine 4 Stück Testec hth, Andrew
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