Hallo Leute. Ich versuche momentan zu verstehen, wie Impedanzkontrolierete Leiterplatten gemacht werden und und und. Was ich mich gefragt haben ist warum nimmt man meistens 50 Ohm als Wellenwiderstand? Was bestimmt diesen Wert? Genauso warum ist bei Coax Kabel auch z.B. 75 Ohm? Wo von hängt es ab? Gruß
das ist die selbe Frage, wie, warum unser Stromnetz 50Hz hat, was absolut ungünstig ist, oder Samplingrate von Audiosignalen in CD-Qualität (44,1KHz) etc. Ich würde mal sagen, dass man sich einfach auf einen Wert festgelegen musste. Genau weiß ich das nicht.
ach so! D.h. ich muss dann die Leitung mit Abschlußwiderständen an µController Eingänge anpassen, damit keine Reflixtionen entstehen? Oder!
Teilweise Beantwortung der Fragen: 50 Ohm bei Koaxkabeln haben sich ganz einfach mal als nächster glatter Wert aus machbaren Maßen für die Kabelkonstruktion ergeben. 75 Ohm (in der Nachrichtentechnik üblich) haben meines Wissens genau denselben simplen Hintergrund : 1/4 von 300 Ohm (nicht unüblicher Rechen- und Konstruktionswert)für Zweidrahtleitungen, damit gut mit 1 : 2 Übertragern aneinander anpaßbar. Schlecht für Leistungsübertragungen, da der Innenleiter im Verhältnis zum Außenleiter recht dünn ist. Macht auch bis heute Schwierigkeiten bei der Herstellung von dünnen Kabeln, deshalb wird eine Krarupisierung verwendet (Innenleiter aus ver- kupfertem Stahldraht). Ich sag es ja - unser Belehrungswahn
Ein weiterer Grund für die Gegend um 50-75 Ohm wird sein das die meisten Antennen bei Resonanz mit der Impedanz im Bereich 30-70 Ohm liegen. Gruß, Christian
Wie sieht eigentlich die die Terminierung auf den Leiterplatten aus? 50Ohm gegen GND auf beiden Seiten?
Ein weites Feld... Auf Leiterplatten gilt grundsätzlich nichts anderes als für die Anpassung im allgemeinen. Bitte selbst suchen - s e h r umfangreiches Thema.
> (44,1KHz) etc.
Liegt am Shannon/Nyquist formulierten Abtasttheorem demnach die
Abtastfrequenz 2 mal grösser sein muss, als die Signalfrequenz, und da
HiFi nun mal anhand pingeliger Ohren definiert ist, die vorgeben, erst
bei 20 kHz nix mehr zu hören ...
Den meisten Menschen würden 16kHz reichen ... der Walkmangeneration in
der Regel 8kHz ;-)
Das gleiche Phänomen kann man beim Vertrieb von Präparaten beobachten,
die das Wachstum von Körperteilen anregen sollen. Der Markt dafür
basiert auf der Übertreibung von Herrschaften deren Angaben als
Referenzmaß für das genormte Kondom verwendet wurden. Nun fühlen sich
Millionen Herren als Krüppel, weil das Latexhüllchen rutscht und Falten
schlägt.
Hallo, Andy,
es ist nicht zutreffend, dass 50 Hz für unser Stromnetz absolut
ungünstig ist. =>
Vor ca. einem Jahrhundert, als die Frequenz für das öffentliche
Stromnetz
festgelegt wurde, wurden die praktischen Gegebenheiten ( die meisten
Sachverhalte sind zeitlos zutreffend ) sehr wohl abgewogen:
a) 0 Hz ( Gleichstrom ) ist unzweckmässig wg.:
1) Änderung der Spannungsebene unwirtschaftlich ( Trafo geht nicht )
2) Probleme der Kurzschlussbeherrschung ( DC hat keinen
Nulldurchgang ! )
b) 400 Hz ( Netzfrequenz z.B. in Flugzeugen ) ist unzweckmässig wg.:
1) bei längerer Übertragungsdistanzen, wie sie üblicherweise
vorkommen
[ z.B. vom Braunkohlenrevier zum Ruhrgebiet, oder Fahrstrom-
versorgung der Eisenbahnen (s.u.*); gilt auch für Windparks ] ist
der bei üblicher Stromausnutzung der Freileitungen / Fahrdrähten
wg. dominanten Induktiv-Belags der Kompensationsaufwand
( induktive "Blind-"Leistung ) zu gross
2) Die Zusatzverluste ( Wirbelstrom ) wären deutlich höher als bei
50 Hz
3) Das Gepfeife der Umspanner usw. hätte dann ebenfalls diese
höhere Frequenz, wäre also, weil physiologisch störender, viel
aufwändiger ( = teurer ) zu unterdrücken
*) Die Wahl der Bahnfrequenz von 16 2/3 Hz = 50 Hz/3 ergab sich wie
folgt:
Bei DC hatte man nicht die Möglichkeit, eine hohe Spannung zu
verwenden
( auch wg. der Fahrmotoren ), bei 50 Hz gab's zu viel
Kollektorabbrand
der zuerst üblichen Reihenschlussmotoren ( von denen gibt's heute
noch
'ne Menge ), die Bahnfrequenz lässt sich einigermassen leicht auch
mit
rotierenden Umformern aus dem 50 Hz-Netz gewinnen, das wurde
zumindest
früher als wichtig erachtet.
Übrigens ist der Abstand zwischen den Bahn-Unterwerken ( = Einspeise-
stellen der Fahrstromversorgung ) bei Bahnen mit 25 kV 50 Hz
( Frankreich ) und 15 kV 16 2/3 Hz ( Deutschland ) etwa gleich,
der Vorteil der höheren Spannung wird in diesem Beispiel durch die
höhere Frequenz wieder aufgezehrt.
Man kann sehr wohl darüber streiten, ob "ausgerechnet 50 Hz" als
Netzfrequenz auch heute noch als ideal zu erachten sind
( Leistungselektronik etc. ).
Eine völlig andere Frequenz zu wählen, ist offensichtlich sinnlos.
Der Vorteil einer geringer geänderten Frequenz müsste den immensen
Aufwand
der damit verbundenen Umstellungen ( vom Kraftwerksgenerator bis zum
Klingeltransformator, insbesondere Megatonnen von Vorschriftspapieren
... )
erstmal rechtfertigen ...
Gruss
75 Ohm ist wirtschaftlicher, weil der Innenleiter des Koaxkabels dünner ist. 50 Ohm war in USA üblich, alte Rohde&Schwarz Geräte haben 60 Ohm. Irgendwo liegt da auch ein Minimum der Dämpfung des Kabels.
@ Christoph Naja, die Wirtschaftlichkeit wars wohl nicht. Zu dem Zeitpunkt, als die Kabelgrundtypen ausgekieselt wurden, hat der Kupferpreis in Relation zu den Herstellungskosten eine untergeordnete Rolle gespielt. Dämpfungsminimum (bei mehr oder weniger fest vorgegebener Konstruktion) könnte eher zutreffend sein. 60 Ohm hatte sich gut ergänzt mit 240 Ohm symmetrischen Kabeln, die es passend dazu gab. 60 Ohm glaube ich im Herstellungsspektrum von Spinner noch unlängst gesehen zu haben; muß als irgendeinen tieferen Sinn haben. Es wird Zeit, das Fachwissen aufzufrischen!
ich meine, in der HF-Bibel "Meinke-Gundlach" ist eine Kurve der Dämpfung über dem Wellenwiderstand abgebildet.
über terminierung auf einer leiterplatte brauchst du dir erst gedanken machen, wenn deine leitung nicht mehr elektrisch kurz ist.. also länger wie ca lamda/10 ist.. dann hängst du meistens in die leitung einen serien-R... Der wert dabei ist ziemlich unkritisch... 100% fehlanpassung sind da auch wurscht.. es geht nur darum, dass diene überschwinger auf der leitung halbwegs bedämpft werden... man kann Leitungen auch parallel terminieren .. nur hast du dort dann halt mehr-stromverbrauch... 50Ohm sind eindeutig zu wenig.. eher im kilo-ohm bereich... ganz spaßig ist dann aktive terminierung wie das damals bei scsi war :) darüber sollts massig infos geben... zur bus-terminierung müssten viele schöne app-notes von den scsi-buffer-hersteller geben.. 73
Hallo,
die üblichen ca. (50 ... 75)-Ohm-Koaxkabel sind wohl zweckmässig
gewählt: => folgende Überlegungen:
1) Generell grosser - kleiner Wellenwiderstand günstiger ?
- soll er gross sein, bedeutet das bei gegebenem Dielektrikum in der
Tendenz grösseren Durchmesser, ungünstiger zum Verlegen
( Biegeradius !), Stecker wären dann ebenfalls grösser;
- soll er klein sein, fallen die ohmschen Verluste im Kabel
selbst ( Skin-Effekt des Mittelleiters ), aber auch in den
Anschlüssen, Übergängen usw. stärker aus, Fehlanpassungen
durch Schaltunginduktivitäten, Übergängen in den Steckern
fallen dann stärker ins Gewicht; Fertigungstoleranzen beim
Kabeldurchmesser müssten kleiner gehalten werden
2) Zusammenwirken im gesamten System ?
60 / 75 Ohm ( in der Praxis spielt das auf Empfängerseite kaum eine
Rolle ) passt gut: Offene Dipolantennen haben in etwa diesen Wert;
Transistoreingangsstufen in Basisschaltung ( früher fast
ausschliesslich verwendet ) passen ebenfalls gut damit zusammen.
=> Ergo: Der 50-Ohm-Standard ist vielleicht ein bisschen niedrig
ausgefallen, die 60 / 75 Ohm sind jedoch ein guter Kompromiss.
Gruss
Wellenwiderstand Hier ein Posting aus einer Newsgroup comp.arch.fpga Von: "Austin Lesea" <austin.lesea@xilinx.com> Betreff: Re: High speed clock routing Datum: Donnerstag, 21. März 2002 18:04 John, Nope. You can make higher impedance guided wave structures that the impedance of free space. The most common WWII transmission lines in an Army base field station was 600 ohm line, two wires about 6" apart. Much higher than that isn't very practical (spacing is too large, or wire diameter too small). Basically, there are 'magic' impedances, like 75 ohm Cable TV coax, or 50 ohm coax for radio systems, or 50 to 65 ohm pcb traces, or 300 ohm TV ladder line. They are magic because 75 ohms uses the least amout of material, and has the least loss per mile (kilometer). 50 ohms uses the least amount of material, and has the best power handling capacity. 50 to 65 ohms on a pcb can be done with the usual spacings, thickness, and widths. TV ladder line is the lowest loss at 50 MHz to almost 1 GHz with the least cost for receiving only. Oh, those 600 ohm ladder lines were neat because of their very low loss, very high power handling capacity, and their ability to be fixed, built, patched, repaired with nothing more than some copper wire and some wooden sticks. So what comes first is the application (transmit, receive?), and the constraints (cost, material, least copper, shielding, etc), and then you use Maxwell's Equations to find a structure that meets all of your needs....or you just pick something from the catalog. Austin John_H wrote: > Bob, > > Isn't the upper limit of intrinsic impedance that of free space? Squareroot of (absolute > permittivity divided by absolute permeability) is about 377 ohms, isn't it? I thought one > couldn't get any higher than that. > > Your insights into why 1300 ohms would be the better answer are much appreciated. > > - John_H > > Bob Perlman wrote: > > > > > Here's a question that I ask students when I hold signal integrity > > > > courses: Suppose I'm in the space shuttle and I have a length of #30 > > > > AWG wire, and there's an infinitely wide ground plane sitting on the > > > > earth's surface 160 miles below. What's the impedance? Zillions of > > > > ohms? Any guesses? > > > > > > I would not have a clue. But I want to know how you plan to measure it > > > and verify your answer! > > > > It's about 1300 ohms. I'll take the space shuttle flight if you'll > > set up the ground plane (and remove it before the shuttle hits it).
Angehängte Dateien:
-
Koaxdaempfung.png
15 KB
Der Meinke-Gundlach nennt zwei Kriterien für den Wellenwiderstand: Nur für Sender wichtig ist die maximale elektrische Feldstärke, die hat ein Optimum bei 30 Ohm. Das zweite ist der Längswiderstand in Innen- und Au0ßenleiter, der wird bei 77 Ohm am kleinsten. Für die Rundfunkempfangstechnik ist also 75 Ohm besser als 50.
Christoph Kessler wrote: > Der Meinke-Gundlach nennt zwei Kriterien für den Wellenwiderstand: Nur > für Sender wichtig ist die maximale elektrische Feldstärke, die hat ein > Optimum bei 30 Ohm. Das zweite ist der Längswiderstand in Innen- und > Au0ßenleiter, der wird bei 77 Ohm am kleinsten. Für die > Rundfunkempfangstechnik ist also 75 Ohm besser als 50. So kenn ich das auch. Die 50 Ohm sind ein Kompromiss aus dem Optimum der niedrigen Dämpfung bei 77 Ohm und dem Optimum der maximalen Feldstärke bei 30 Ohm. Gruß, Thomas
HansHans wrote: > http://www.microwaves101.com/encyclopedia/why50ohms.cfm Danke, ein sehr ausführlicher Link. Christoph Kessler wrote: > alte Rohde&Schwarz Geräte haben 60 Ohm. Irgendwo liegt da auch ein Minimum > der Dämpfung des Kabels. Etwas über 60 Ohm. Rohde & Schwarz 60 Ohm Dezifix Stecker sind tatsächlich die beste Wahl. (die gibt es als zweigeschlechtliche Steckverbinder)
So wie ich das sehe spielt der Kabeldurchmesser auch eine entscheidende Rolle, die Angaben hier beziehen sich alle auf konstanten Durchmesser. Hab hier an meinem Oszi 93 Ohm Kabel hängen mit entsprechenden Abschlusswiderständen, RG-62 Kabel sind zum einen hochwertiger (damals kam noch nicht alles auch China, als ich zuletzt ein Reichelt RG-58 Kabel zerschnippelt hab traf mich glatt der Schlag) und vor allem dicker als RG-58, aber trotzdem noch brauchbar flexibel. Abgesehen davon ist die Dämpfung bei 93 Ohm eh schon minimal besser, und der Widerstandstastkopf mit 1kOhm Eingangsimpedanz hat einen 1:22.5 Teiler statt 1:41. Aber sehr interessanter Thread, hab mich auch schon gefragt wo die 50 Ohm herkommen.
noch was gefunden: http://www.microwaves101.com/encyclopedia/why50ohms.cfm genau die gleichen Argumente
ah ja - ich war auf der Suche nach HF-Simulationssoftware zufällig auf die Seite gestoßen und hatte hier die Antworten seit meinem letzten Post nicht gelesen. Die Seite microwaves101 hat noch andere interessante Texte zu bieten.
Auch wenn der Thread hier alt ist, wollte ich mich hier anschließen und noch etwas zum Thema Wellenwiderstand von Koax Kabeln ergänzen und in Erfahrung bringen: Ich hole ein bischen aus: Laut Zinke-Brunswig HF1: kann man unterscheiden in Koax-Wellenwiderstand a) *minimaler Dämpfung*:
b) *maximaler Spannungsfestigkeit*:
c) *maximaler Leistungsübertragung*:
Dabei entsteht das jeweilige Minimum bzw. Maximum durch die Geometrie. D.h. das Verhältnis Aussendurchmesser Isolation D zu Durchmesser Innenleiter d. Für den Fall minimaler Dämpfung wäre das D/d = 3,6. Wellenwiderstand der Koaxleitung für verlustlosen Fall:
Die Verwirrung: Für den Fall von Luft/Vakuum als Dieelektrikum wäre alles prima, ich würde ein 75 Ohm Kabel nehmen und System bauen um minimale Dämpfung zu erreichen. Und 50 Ohm wäre der Kompromiss, wie in einigen Vorposts erwähnt. Nun kann ich allerdings meist nur 50 oder 75 Ohm Kabel kaufen, z.B. reichelt etc., diese haben aber als Dielektrikum meist PE (rel. Permittivität (eps_r) = 2,4). D.h. für minimale Dämpfung mit dieser Permittivität wäre mein Z_l = 49,7 Ohm. D.h. ich bräuchte kein 75 Ohm Kabel sondern ein 50 Ohm Kabel! Dumm nur, dass scheinbar kein Mensch / Hersteller das D/d Verhältnis beachtet. D.h. ich finde hier: RG-58 C/U 50 Ohm: 2,95/0,9=3,27 Aircell-5 50 Ohm: 2,95/1,08=2,73 (anderes eps_r, dennoch eigentlich zählt das D/d Verhältnis) Die Fragen: - Also kurzum, die Argumentation 75 Ohm Kabel = minimale Dämpfung und derartiges fällt ins Wasser? - Wenn ich schon mit eps_r = 2,4 bei 50 Ohm bin, warum nutze ich dann nicht das D/d Verhältnis um minimale Dämpfung zu erreichen im Falle der HF-Messtechnik (Materialkostenoptimierung?)? - Wenn 75 Ohm Kabel = minimale Dämpfung nicht stimmt, nehme ich also das 75 Ohm Kabel rein aus Anpassungsgründen an die Antenne? - Hat ein 75 Ohm System sonstige Vorteile, dass man dies bei Analogübertragung nutzt? Rauschen? @Christoph Kessler: falls Du hier noch ließt, aus welcher Auflage des Meinke-Gundlach sind denn die Graphen entnommen? Habe hier gerade die fünfte (Band 2, Komponenten und finde diese nicht).
Andy schrieb: > das ist die selbe Frage, wie, warum unser Stromnetz 50Hz hat, was > absolut ungünstig ist, oder Samplingrate von Audiosignalen in > CD-Qualität (44,1KHz) etc. Ich würde mal sagen, dass man sich einfach > auf einen Wert festgelegen musste. Genau weiß ich das nicht. tex schrieb: > Liegt am Shannon/Nyquist formulierten Abtasttheorem demnach die > Abtastfrequenz 2 mal grösser sein muss, als die Signalfrequenz, und da > HiFi nun mal anhand pingeliger Ohren definiert ist, die vorgeben, erst > bei 20 kHz nix mehr zu hören ... > Den meisten Menschen würden 16kHz reichen ... der Walkmangeneration in > der Regel 8kHz ;-) Ganz so einfach ist das nicht, die 44,1 kHz sind schon recht schlau bestimmt worden, das hängt von Shannon / Nyquist und PAL und NTSC ab, was wiederrum auf die 50Hz / 60Hz im europäischen und amerikanischen Stromnetz zurückführbar ist. http://en.wikipedia.org/wiki/44,100_Hz
>a) 0 Hz ( Gleichstrom ) ist unzweckmässig wg.:
1) Änderung der Spannungsebene unwirtschaftlich ( Trafo geht nicht )
2) Probleme der Kurzschlussbeherrschung ( DC hat keinen
Nulldurchgang ! )
Plus :
Sicherungen sind schwierig und aufwendig.
Trenner ebenso.
Denn bei 200VDC kann man 3cm lange Funken ziehen, die nicht von selbst
abloeschen. Die brennen bis was kaputt geht.
Hallo, google einen Artikel gelistet über die Historie: http://www.highfrequencyelectronics.com/Archives/Jun07/HFE0607_Editorial.pdf Grüße Sebastian
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