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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fragen zur Impedanz


Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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Nochmals schönen Abend!

Ich habe jetzt versucht mich in Verstärkerschaltungen einzulesen. Dabei 
fällt immer wieder der Begriff Eingangs- und Ausgangsimpedanz.

Was bedeutet das eigentlich genau? Was fange ich mit einer niedrigen was 
mit einer hohen Eingangs- und Ausgangsimpedanz an?

Ich steig da nicht ganz durch.

BG
Andreas

Autor: Floh (Gast)
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Je höher die Eingangsimpedanz, desto geringer wird die Eingangsquelle 
(Signal) belastet.
Je geringer die Ausgangsimpedanz, umso größere Lasten können getrieben 
werden. (Leistungsanpassung ist damit verwandt)

Autor: Wolfgang Bengfort (et-tutorials) Benutzerseite
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Andreas Riegebauer schrieb:
> Nochmals schönen Abend!
>
> Ich habe jetzt versucht mich in Verstärkerschaltungen einzulesen. Dabei
> fällt immer wieder der Begriff Eingangs- und Ausgangsimpedanz.
>
> Was bedeutet das eigentlich genau? Was fange ich mit einer niedrigen was
> mit einer hohen Eingangs- und Ausgangsimpedanz an?
>
> Ich steig da nicht ganz durch.
>
> BG
> Andreas

Hallo Andreas,
stell Dir eine reale Spannungsquelle vor wie eine Spannungsquelle mit 
einem (Innen-)Widerstand in Reihe.

Beispiel:
Du hast eine Spannungsquelle U=1V mit einem Innenwiderstand Ri=1 Ohm.
An diese Klemmen schließt Du einen Lastwiderstand RL= 1 k Ohm an.
Die Spannung am Lastwiderstand berechnest Du über einen Spannungsteiler.

Jetzt stelle Dir vor Ri wäre 1 k Ohm.

Berechnen die Spanung am Lastwiderstand (wieder 1 k Ohm) für den zweiten 
Fall.

Siehst Du den Unterschied?

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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@Wolfgang:

OK ist soweit klar. aber wofür brauche ich dann einen Verstärker mit 
hoher Ausgangsimpedanz?

Wenn ich einen HF Verstärker bauen möche für eine Antenne was brauche 
ich dann dort? Eigentlich eine Hohe Eingangsimpedanz oder? Dann habe ich 
dort einen hohen Spannungswert am Eingang und die Quelle (Antenne) wird 
wenig belastet? Wie sieht es aber mit dem Ausgangswiderstand aus?

BG
Andreas

Autor: Jürgen R. (hobbyloeter)
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> Wenn ich einen HF Verstärker bauen möche für eine Antenne was brauche
> ich dann dort? Eigentlich eine Hohe Eingangsimpedanz oder? Dann habe ich
> dort einen hohen Spannungswert am Eingang und die Quelle (Antenne) wird
> wenig belastet? Wie sieht es aber mit dem Ausgangswiderstand aus?

Richtig!
Die Ausgangsimpedanz sollte dann halt niedrig sein, wenn Du Leistung aus 
dem Ding ziehen willst.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Was möchtest Du denn genau tun?

Autor: Michael M. (technikus)
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Andreas Riegebauer schrieb:
> Wenn ich einen HF Verstärker bauen möche für eine Antenne was brauche
> ich dann dort? Eigentlich eine Hohe Eingangsimpedanz oder? Dann habe ich
> dort einen hohen Spannungswert am Eingang und die Quelle (Antenne) wird
> wenig belastet? Wie sieht es aber mit dem Ausgangswiderstand aus?

Im HF-Bereich arbeitet man gewöhnlich mit Leistungsanpassung, d.h. 
Impedanz von Verstärker und Antenne müssen übereinstimmen. Weiterhin 
haben sich als Systemwiderstand 50 Ohm (allg. Meßtechnik, Funktechnik) 
oder 75 Ohm (Unterhaltungselektronik) durchgesetzt.
Du willst wahrscheinlich einen Empfangsverstärker bauen, der das 
Antennensignal verstärkt an einen Empfänger weitergibt, oder? Dann soll 
der Ausgangswiderstand Deines Verstärkers dem Eingangswiderstand des 
Empfängers entsprechen. Also gewöhnlich 50 oder 75 Ohm.

Servus
Michael

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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Soll das dann auch die Eingangsimpedanz 50 Ohm entsprechen? Wie sieht 
das dann aber aus?

Wenn ich mit meiner Antenne ein Signal von 200 mVpp (Peak-to-Peak) 
empfange ich ein 50 Ohm Kabel habe und einen Verstärker mit 50 Ohm 
Eingangswiderstand dann habe ich dort ja nur noch die halbe Spannung. 
Also wenn ich dann einen Verstärker habe mit Faktor 2 habe bekomme ich 
hinten wieder 200mVpp raus oder habe ich da jetzt falsch gedacht?

Bg
Andreas

Autor: Wolfgang Bengfort (et-tutorials) Benutzerseite
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Andreas Riegebauer schrieb:
> Soll das dann auch die Eingangsimpedanz 50 Ohm entsprechen? Wie sieht
> das dann aber aus?
>
> Wenn ich mit meiner Antenne ein Signal von 200 mVpp (Peak-to-Peak)
> empfange ich ein 50 Ohm Kabel habe und einen Verstärker mit 50 Ohm
> Eingangswiderstand dann habe ich dort ja nur noch die halbe Spannung.
> Also wenn ich dann einen Verstärker habe mit Faktor 2 habe bekomme ich
> hinten wieder 200mVpp raus oder habe ich da jetzt falsch gedacht?
>
> Bg
> Andreas

Du musst unterscheiden zwischen Spannungsanpassung und 
Leistungsanpassung.

Wenn die Quelle niederohmig und die Senke hochohmig ist, dass erhälst Du 
an der Senke (an der Last) die größte Spannung.

Möchtest Du aber die größte Leistung an der (passiven) Last haben, dann 
ist es am günstigesten, wenn Lastwiderstand und Innenwiderstand der 
Quelle gleich groß sind.

Anmerkung:
Wenn der Lastwiderstand hier sehr groß ist (im Extremfall unendlich) 
fließt kaum (im Extremfall kein) Strom durch den Lastwiderstand. Die 
Spannungs ist dann zwar groß, die Leistung aber klein (gleich Null).

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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@U.R. Schmitt:

Ich habe eine Antenne. Vertikal mit 3 Radials und somit ca.36 Ohm 
Impedanz. Diese wird noch an das 50 Ohm Koaxkabel angepasst.

* Hier gleich die erste Zwischenfrage: Wenn ich nur Empfangen möchte 
muss ich die Anpassung auch durchführen?

Mit dem Kabel gehe ich dann auf einen Bandfilter 13,900 kHz bis 14,450 
kHz und dann weiter auf einen Verstärker.

* Muss nun die Eingangsimpedanz des Verstärkers auch 50 Ohm entsprechen 
um gute Ergebnisse zu bekommen?

BG
Andreas

Autor: ... (Gast)
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Andreas Riegebauer schrieb:
> Dabei
> fällt immer wieder der Begriff Eingangs- und Ausgangsimpedanz.
>
> Was bedeutet das eigentlich genau?

Vielleicht sollte man ihm erst mal den Begriff "Impedanz" erklären.

Autor: Michael M. (technikus)
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Andreas Riegebauer schrieb:
> @U.R. Schmitt:
>
> Ich habe eine Antenne. Vertikal mit 3 Radials und somit ca.36 Ohm
> Impedanz. Diese wird noch an das 50 Ohm Koaxkabel angepasst.
>
> * Hier gleich die erste Zwischenfrage: Wenn ich nur Empfangen möchte
> muss ich die Anpassung auch durchführen?
Nicht zwingend. Oft kann man mit dem Verlust durch die Fehlanpassung 
leben. Bei 36 Ohm, was einem SWR von ca. 1,4 entspricht, kann man auch 
noch recht problemlos senden. Du verlierst ca. 16% der Leistung, was 
logarithmisch gerade mal 0,77dB sind. Das ist im Empfangsfall sehr 
wenig.

> Mit dem Kabel gehe ich dann auf einen Bandfilter 13,900 kHz bis 14,450
> kHz und dann weiter auf einen Verstärker.

Zwischenfrage: Darf ich fragen, was Du in dem Frequenzbereich empfangen 
willst? Paßt ziemlich genau auf das 20m-Amateurfunkband.

> * Muss nun die Eingangsimpedanz des Verstärkers auch 50 Ohm entsprechen
> um gute Ergebnisse zu bekommen?

Wie schon mehrfach geschrieben wurde: Die Eingangsimpedanz des 
Verstärkers muß der Ausgangsimpedanz des Bandfilters entsprechen. Was 
Dein Bandfilter für Widerstände hat, weißt nur Du. Wenn dieses 50 Ohm 
hat, dann sollte der Verstärker auch auf 50 Ohm Eingangimpedanz 
ausgelegt sein.

Für alle Mitleser, die mit Impedanz nichts anfangen können:
Impedanz ist der komplexe Wechselstromwiderstand. Komplex heißt, daß 
Strom- und Spannung nicht mehr in Phase sind. Damit ergibt sich neben 
dem Wirkwiderstand (Realteil, Gleichstromwiderstand) ein Blindwiderstand 
(Imaginärteil). Der Blindwiderstand ist bei den 36 Ohm oben nicht 
angegeben. Das spielt aber keine Rolle, denn zur Steigerung des 
Wirkungsgrads versucht man bei Antennen, den Blindanteil so klein wie 
möglich zu machen.

Servus
Michael

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