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
>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.
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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