Hallo! Ich habe eine Frage zu einem konkret vorliegenden Problem zum Thema Transmission line... Gegeben: Es werden Signale ohne irgendeine Terminierung über eine lange leitung übertragen, die Signalquelle hat sehr flache Flanken hat, somit kommt es trotz "fehlender" Terminierung nicht zu überschwinger durch reflektionen, etc... Frage 1: Seh ich es richtig, das es einen Verlust gibt durch das Umladen von Kabelkapazitäten? Frage 2: Wie Berechne ich diese Verluste, die ja "pro Flanke" anfallen korrekt und WIE berücksichtige ich die Induktivität der Leitung in der Berechnung? Einfach mit Q=C*U und I=Q' zu rechnen erscheint mir nicht ganz richtig. Es geht konkret um 10m CAT5-Leitung. Kapazitätsbelag ca. 50pf/m, Z=100 Ohm, Induktivität ca. 500 nH/m. Gelten diese Werte für Wellenwiderstand und co überhaupt für die hier recht niedrigen Frequenzen von ca. 5kHz? Viele Grüße und Frohe Weihnachten, Werner
Werner schrieb: > Frage 1: Seh ich es richtig, das es einen Verlust gibt durch das Umladen > von Kabelkapazitäten? Was meinst du mit Verlusten? Leistungsverlust? Ja, da wird man Leistung dafür benötigen. Es wird einfach der Flankenübergang etwas verändert. Die darauf folgende längere HIGH- oder LOW-Phase ist nicht betroffen. Werner schrieb: > Gelten diese Werte für Wellenwiderstand > und co überhaupt für die hier recht niedrigen Frequenzen von ca. 5kHz? Ja, die gelten für alle Frequenzen, der Wellenwiderstand berechnet sich aus dem Kapazitäts- und Induktivitätsbelag, letztendlich aus der Geometrie der Leitung. Aber, du wirst nicht nur 5kHz auf der Leitung haben - oder ist es ein Sinus? Jede andere Signalform hat Oberwellen, die je nach Flankensteilheit auch weit nach oben reichen können. Bei 'flachen' Flanken wird das aber nicht sehr ausgeprägt sein und wenn die höchste im Signal vorkommende Frequenz (die deinem Signal noch entscheidende Form gibt) eh niedrig liegt, so kannst du die Betrachtung mit Anpassung, Wellenwiderstand usw. einfach vergessen. Faustregel: Leitungslänge < 0.1 mal Wellenlänge der höchsten relevanten Frequenz. Für die Übertragung von (digitalen) Signalen auf (noch kurzen) Leitungen kann man sehr gut mit einer quellseitigen Serienterminierung arbeiten, ohne den Pegel auf der Empfängerseite zu beeinträchtigen.
Ja, es ging um Leistungsverluste. Das Umladen der Kapazitäten wird energie benötigen. Wenn ich als Modell einfach einen Kondensator mit 50pf/m*10m = 500pf betrachte kann ich es mir denk ich schon ausrechnen, allerdings ist meine Frage ob dies der korrekte Ansatz ist, bzw. wie ich die Induktivität der Leistung noch mit berücksichtige. Hast Du evtl. auf Frage 2 eine Antwort?
Bei niedrigen Frequenzen überwiegt der ohmsche Widerstand des Kabels gegenüber der Kabelinduktivität. Das Kabel verhält sich dann wie eine RC-Kette. Ein sehr kurzes Kabel kann man wie einen Kondensator behandeln. Der Wellenwiderstand des Kabels hat bei niedrigen Frequenzen andere Werte als bei hohen Frequenzen. Der Übergang erfolgt meist zwischen 100kHz bis 1MHz.
Werner schrieb: > Hast Du evtl. auf Frage 2 eine Antwort? Eigentlich nicht, zumindest nicht quantitativ :-) Verluste, die in der Leitung entstehen, können nur durch den Widerstandsbelag und den Ableitbelag auftreten. Die sog. 'verlustfreie' Leitung (bestehend nur aus C' und L') hat, wie der Name schon sagt, keine Verluste. Es wird Energie gespeichert in L und C, aber auch wieder abgegeben. Trotzdem wirst du in der Quelle einen Strom liefern und auch welchen aufnehmen müssen, der letztendlich zu einer Erwärmung des Treibers führt und damit ein Verlust ist. Wie sich das äußert, hängt von der Quelle ab. Wäre die Quelle ein idealer Akku (der auch noch Pulse erzeugen könnte), dann hättest du keine Verluste, denn der rückfließende Strom würde den Akku wieder laden ...
Hmm, ok, das hab ich befürchtet. Ich suche halt eine Möglichkeit diese in "µW" zu berechnen (mal ausgehend von 3,3V single ended Übertragung mit einem konstanten Takt von 5 kHz und 50% duty cylce). Mir kommt es dabei aber mehr auf den Rechenweg, als auf das eigentliche Ergebnis an.
Hallo Werner,
> Kabelverluste bei langer Leitung?
Für 5 KHz sind 10m keine lange Leitung. Wenn ich mich nicht täusche
beträgt die Wellenlänge etwas weniger als 60 Km.
Gruss Klaus.
Schön dann nennen wir es eben "kurze Leitung", aber Verluste gibt es doch trotzdem?!?
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