mikrocontroller.net

Forum: HF, Funk und Felder Tastkopf - Innenleiter aus Widerstandsdraht?


Autor: Peter Hoppe (peterhoppe59)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: OSZI (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
In jedem Tastkopf sind Widerstandsdrähte drin. Supraleiter währen zu 
teuer und die Kühlung zu umständlich für den Hausgebrauch.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>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...

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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"

Autor: Peter Hoppe (peterhoppe59)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: peter-neu-ulm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Peter Hoppe (peterhoppe59)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: df1as (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> 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.

Autor: eProfi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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?

Autor: peter-neu-ulm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> 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.

Autor: Peter Hoppe (peterhoppe59)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: df1as (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>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 ...

Autor: eProfi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Peter Hoppe (peterhoppe59)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@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

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.