-) Ich habe ein paar Fragen bezüglich Messungen die ich angestellt habe.
Ich habe ein Oszilloskop mit HighZ eingang. Also die Üblichen 10MOhm.
Daran ändere ich garnichts.
-) Danach habe ich einen Funktionsgenerator an das Oszi angeschlossen
ohne Tastteiler, also normal mit BNC. Dafür habe ich natürlich das
Tastverhältnise softwaremäßig auf 1:1 gestellt.
-) Den Innenwiderstand des Funktionsgenerators habe ich auf 50 Ohm
gestellt. Dann habe ich 5V sin(wt) am Funktionsgenerator eingestellt.
Gemessen habe ich am Oszi:
f = 1kHz | Ueff = 7,1V
-) Den Innenwiderstand des Funktionsgenerators auf HighZ umgestellt
(also wahrscheinlich die 10MOhm). Gemessen habe ich:
f = 1kHz | Ueff = 3,49V
--------------------------------------------------------------
Nun, irgendwie scheint mir dieses Ergebnis sehr unlogisch auszusehen.
Und ich erkläre auch gleich wieso. Also laut der normalen
Wechselstromrechnung habe ich mir einen Effektivwert von 5/sqrt(2) =
3,53V erwartet. Dieser scheint aber nur dann angezeigt zu werden wenn
auch der Innenwiderstand vom Funktionsgenerator 10MOhm beträgt. Also auf
HighZ eingestellt ist. Die Frage ist aber wieso? Wenn ich mir die
Detailschaltung dazu ansehe (Bild:gesamtes_Schaltbild.png), dann stelle
ich doch fest, dass:
Wenn also Ri vom Generator = HighZ = 10MOhm, dann ist Ri = R und:
Bei High Z Generatoreinstellung müsste ich also die halbe Spannung am
Oszilloskop sehen und nicht die richtige Spannung.
Wobei wenn Ri = 50 Ohm, so ist der Widerstand des Funktionsgenerators
gegenüber des Oszis zu vernachlässigen und somit müsste bei R = 50 Ohm
am Oszi die richtige Spannung angezeigt werden. Aus irgendeinem Grund
ist allerdem dem NICHT so. Die Messergebnisse sprechen ja für sich...
Woran liegt es? Wo habe ich einen Denkfehler?
Sareld schrieb:> Dieser scheint aber nur dann angezeigt zu werden wenn> auch der Innenwiderstand vom Funktionsgenerator 10MOhm beträgt.
Der ist im Leben keine 10MOhm.
Die Einstellung besagt lediglich das am Generator eine 50 Ohm oder eine
wesentlich hochohmigere Last als 50 Ohm angeschlossen ist.
Im ersten Fall hast du eine Spannungsteilung von 1:1 und das
beruecksichtigt der FG in seiner Anzeige dann mit. Im anderen Fall ist
ja fast keine Teilung vorhanden, in dem Fall zeigt der FG die
unbelastete Ausgangsspannung an seinen Klemmen an.
Sareld schrieb:> Den Innenwiderstand des Funktionsgenerators habe ich auf 50 Ohm> gestellt. Dann habe ich 5V sin(wt) am Funktionsgenerator eingestellt.> Gemessen habe ich am Oszi:>> f = 1kHz | Ueff = 7,1V
Das kommt hin. Die Angaben beziehen sich meist auf den belasteten Fall,
nur bei sehr alten Geräten findet man da die Leerlaufspannung.
Wenn der Generator also an einem 50 Ohm Lastwiderstand 5V sin(wt)
abgeben soll, und er selbst (zur Vermeidung von Kabelreflexionen) einen
Innenwiderstand von 50 Ohm hat, erzeugt er im Leerlauf (1M Oszi) eine
Amplitude von 10V und das entspricht 7,1Veff.
Sareld schrieb:> Den Innenwiderstand des Funktionsgenerators auf HighZ umgestellt> (also wahrscheinlich die 10MOhm). Gemessen habe ich:>> f = 1kHz | Ueff = 3,49V
Das kommt ebenfalls hin, denn nun hast du für den Leerlauffall eine
Amplitude von 5V vorgeben.
Der Innenwiderstand des Generators wird weiterhin gering sein, und
vermutlich verwechselst du nur Innenwiderstand und Lastwiderstand.
Du kannst den tatsächlichen Innenwiderstand ja leicht feststellen, indem
du den Generator mit Widerständen so belastest, daß die Ausgangsspannung
auf die Hälfte zusammenbricht.
Helmut Lenzen schrieb:> Im ersten Fall hast du eine Spannungsteilung von 1:1 und das> beruecksichtigt der FG in seiner Anzeige dann mit.
Das verstehe ich nicht ganz Helmut. Was berücksichtigt der FG wo?
Helmut Lenzen schrieb:> Im anderen Fall ist> ja fast keine Teilung vorhanden, in dem Fall zeigt der FG die> unbelastete Ausgangsspannung an seinen Klemmen an.
Das verstehe ich garnicht. Wenn Ri sehr groß ist, dann fällt doch die
Spannung des Generators nahezu vollständig Ri ab. Mich wundersts (wenn
Ri größer als 10 MOhm sein sollte) dass dann da überhaupt noch eine
Spannung angezeigt wird...
Sareld schrieb:> Was berücksichtigt der FG wo?
Die Spannungsanzeige beim FG geht davon aus, dass du eine Last von 50Ω
angeschlossen hast, also der Ausgang terminiert wurde. Zusammen mit dem
50Ω-Innenwiderstand ist das ein Spannungsteiler auf die Hälfte.
Die Hi-Z-Generatoreinstellung heiß nur, dass er annimmt, deine Last
ist hochohmig. Damit rechnet er die Displayanzeige um bzw. gibt bei
gleicher Anzeige nur die halbe Amplitude aus. Je nach Typ könnte es auch
sein, dass dabei sein Innenwiderstand → 0 verkleinert wird.
Damit würden deine Messergebnisse wieder passen.
HildeK schrieb:> Die Spannungsanzeige beim FG geht davon aus, dass du eine Last von 50Ω> angeschlossen hast, also der Ausgang terminiert wurde. Zusammen mit dem> 50Ω-Innenwiderstand ist das ein Spannungsteiler auf die Hälfte.
Das heißt in diesem Fall wird in wirklichkeit (an den Klemmen des
Generators) die doppelte SPannung ausgegeben aber nur die hälfte
(gewollte spannung am Display) angezeigt?
HildeK schrieb:> Die Hi-Z-Generatoreinstellung heiß nur, dass er annimmt, deine Last> ist hochohmig. Damit rechnet er die Displayanzeige um bzw. gibt bei> gleicher Anzeige nur die halbe Amplitude aus. Je nach Typ könnte es auch> sein, dass dabei sein Innenwiderstand → 0 verkleinert wird.
Das verstehe ich immer noch nicht so ganz :(.
Bedeutet jetzt HighZ am Funktionsgenerator, dass in serie ein
hochohmiger Widerstand dazugeschalten wird oder nicht?
Sareld schrieb:> Das heißt in diesem Fall wird in wirklichkeit (an den Klemmen des> Generators) die doppelte SPannung ausgegeben aber nur die hälfte> (gewollte spannung am Display) angezeigt?
Jein.
Nur wenn du den auf 50Ω eingestellten Generator auch mit 50Ω belastest,
zeigt das Display die Ausgangsspannung richtig an.
Dein Tacho am Auto stimmt auch nur, wenn der spezifizierte
Reifendurchmesser montiert ist - jedenfalls war das früher (tm) so ...
Sareld schrieb:> Das heißt in diesem Fall wird in wirklichkeit (an den Klemmen des> Generators) die doppelte SPannung ausgegeben aber nur die hälfte> (gewollte spannung am Display) angezeigt?
Ja, aber nur dann, wenn der Ausgang nicht mit 50Ω abgeschlossen ist,
wenn du also hochohmig misst.
Sareld schrieb:> Bedeutet jetzt HighZ am Funktionsgenerator, dass in serie ein> hochohmiger Widerstand dazugeschalten wird oder nicht?
Nein, der bleibt entweder 50Ω oder wird sogar noch niederohmiger (müsste
ich mal einem testen). Es bedeutet aber, dass der Generator von einer
hochohmigen Last ausgeht.
Ist doch ganz einfach:
1
RG=50Ω
2
___ KL1
3
.---|___|---------o----.
4
| |
5
/ \ .-.
6
( ~ ) U0 | | RL=50Ω
7
\_/ | |
8
| '-' RL= ∞
9
| |
10
o-----------------o----'
11
|
12
===
13
GND
14
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Im ersten Fall (RL=50) wird an der KL1 U0/2 gemessen.
Im zweiten Fall (RL→∞) wird an der KL1 U0 gemessen.
Am Generator wurde nichts verändert, U0 blieb konstant. Trotzdem ist im
zweiten Fall an KL1 die doppelte Spannung zu messen. Wenn du das deinem
Generator sagst, indem du auf HiZ schaltest, dann zeigt er dir auch die
richtige Spannung an.
Im zweiten Fall wird, wie ich schon mehrfach angedeutet hatte,
möglicherweise in der HiZ-Stellung auch RG zu annähernd Null verändert.
HildeK schrieb:> Ja, aber nur dann, wenn der Ausgang nicht mit 50Ω abgeschlossen ist,> wenn du also hochohmig misst.
Das ergibt doch keinen Sinn..
Habe ich das jetzt richtig verstanden: Wenn ich beim FG 50 Ohm
einstelle, dann erwartet er sich automatisch, dass am Empfänger auch 50
Ohm eingestellt sind?
Somit ist die Impedanzeinstellung am FG nur dazu gut dem FG mitzuteilen,
welche Last angeschlossen ist? Wenn nämlich dem so ist, dann würde alles
einen Sinn ergeben.. :O
Sareld schrieb:> Somit ist die Impedanzeinstellung am FG nur dazu gut dem FG mitzuteilen,> welche Last angeschlossen ist? Wenn nämlich dem so ist, dann würde alles> einen Sinn ergeben.. :O
Exakt!
Hallo,
wenn du richtig messen möchtest, dann solltest du den Funktionsgenerator
auf 50 Ohm stellen, den Eingang vom Oszi auf 50 Ohm stellen und als
Verbindung eine 50 Ohm Koax-Leitung verwenden.
In diesem Video wird detailliert gezeigt, warum das so sein muss:
https://www.youtube.com/watch?v=PPgxFd97taY
>Habe ich das jetzt richtig verstanden: Wenn ich beim FG 50 Ohm>einstelle, dann erwartet er sich automatisch, dass am Empfänger auch 50>Ohm eingestellt sind?
Wenn sehr hohe Frequenzen erzeugt werden, arbeitet man üblicherweise mit
der 50R-Technik, um zu verhindern, daß die Kabelkapazität als Tiefpaß
wirkt. Bei 2m Koax, also 200pF Kabelkapazität und 50R Quellimpedanz
hättest du bei rund 16MHz schon einen Abfall von -3dB. Bei
Wellenwiderstandsanpassung, also 50R Quellimpedanz, 50R Kabelimpedanz
und 50R Lastimpedanz spielt die Kabelkapazität keine Rolle. Allerdings
kommt es dabei zu einer Spannungsteilung, sodaß an der Last nur 50% vom
Pegel ankommen.
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