Hi Gemeinde. Das soll ein reiner Theorie-Threadt werden. Ich weiß nicht, wie es anderen geht, aber ich habe das Thema Wellenwiderstand rauf und runter gelesen, aber kein Klickerlebnis gehabt, warum das so ist, wie es dort geschrieben steht. Man soll die Technik ja eigentlich verstehen, und nicht auswendig lernen. Daher ist das Ziel dieses Threads, ein paar Infos zu sammeln, um das Thema "handlicher" rüber zu bringen. Ich meine damit die Begreifbarkeit der Terminierung. Während, als Beispiel, jeder "spürt", dass eine LED durchbrennt, wenn man den Vorwiderstand weglässt, ist das Verhalten einer Leitung bei fehlendem Terminierungswiderstand viel theoretischer. Behaupte ich jedenfalls mal. Man muss terminieren, aber der Grund ist eher unterschwellig. Kann man dieses "unterschwellige Wissen" nicht gegen etwas begreifbareres tauschen? Mit der Erklärung des Unwissen fange ich mal bei mir an. Ich verstehe z.B. immer noch nicht richtig, WIESO es bei Serienterminierung hilft, einen Widerstand an den ANFANG der Leitung (am Ausgang des Leitungstreibers) zu platzieren? Ein Widerstand reduziert bekanntlich den Strom, der durch eine Leitung fließt, und reduziert folglich auch die Spannung. Warum gerade das -REDUZIERUNG DER LEISTUNG- hilfreich sein soll, leuchtet bisher keiner meiner x Gehirnzellen ein. Da verwendet man einen Treiber-IC, um mehr Leistung in die Leitung zu bringen, und verbrät diese Leistung sofort wieder an einem R. Obwohl theoretisch richtig, aber logisch fühlt sich das nicht an. Dann ist da noch die "Reflexion" am Ende der Leitung. WORAN reflektiert WAS? Und WO wird vom Strom überhaupt das "Ende der Leitung" ausgemacht? Soll man sich Strom als eine Art Welle vorstellen, die an einer Kaimauer zurückgeworfen (reflektiert) wird? Und warum hilft ausgerechnet ein Widerstand an der QUELLE der Welle, damit diese am ENDE nicht zurückgeworfen wird? Ich hoffe, ihr -oder wenigstens einige- versteht, was ich meine. Um mit Strom zu "kommunizieren", sollte man mit ihm "auf Du" sein. Finde ich. Nicht nur im Kopf wissen was man tut, sondern in den Fingern spüren. Davon bin zumindest ich beim Thema der Terminierung noch weit weg. Wisst ihr, was ich meine? Dann schreibt doch mal eure Ideen. Vielleicht ist die Theorie um die Terminierung für Fragende etwas greifbarer, wenn der Thread erfolgreich war.
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Ellen95 schrieb: > WORAN reflektiert WAS? Am Ende der Leitung wird zurückreflektiert. Genauer: An jeder Stelle, wo sich die Impedanz der Leitung ändert. Am Ende der Leitung wird die Impedanz plötzlich unendlich, das ist eine recht starke Änderung. Das kannst du dir mal angucken, kam in meiner PCB Vorlesung mal: https://www.youtube.com/watch?v=DovunOxlY1k
Die Welle bewegt sich durch den leiter zu seinem Ende hin. Wenn dort nichts ist, was die Energie verschluckt, wird sich die Welle weiter bewegen müssen. Also kommt sie wieder zurück. Ein Kurzschluss am Ende würde die Welle auch nicht verschlucken, denn ein Kurzschluss wandelt keine Energie in Wärme um. Ein falsch angepasster Widerstand würde nur einen Teil der Energie aufnehmen, warum das so ist, weiß ich allerdings auch nicht. Leitungen sollen an beiden Enden korrekt terminiert werden, damit Wellen in beide Richtungen ordentlich "verschluckt" werden. Ich habe auch schion einseitig terminierte Leitungen in der Praxis gesehen. Sie funktionieren besser, als ganz ohne Terminierung aber schlechter als beidseitig terminierte. > Warum gerade das -REDUZIERUNG DER LEISTUNG- hilfreich sein > soll, leuchtet bisher keiner meiner x Gehirnzellen ein. Darum geht es auch gar nicht. Es geht darum, der Welle, die auf das Leitungsende zurast, die Energie wegzunehmen, damit sie von dem jeweiligen Ende nicht reflektiert wird. > Soll man sich Strom als eine Art Welle vorstellen, die an einer > Kaimauer zurückgeworfen (reflektiert) wird? Ja. Mit Widerständen wird sie nicht reflektiert. Das entspäche dann einer Kaimauer mit einem dicken Sofakissen davor. > Und warum hilft ausgerechnet ein Widerstand an der QUELLE der > Welle, damit diese am ENDE nicht zurückgeworfen wird? Das ist nicht der Fall. Der Widerstand an der Quelle reduziert Reflexionen von Wellen, die von woanders auf dieses Ende (der Quelle) zulaufen.
Bei digitalen Signalen hat der Serienwiderstand zur Leitung noch einen anderen Sinn: Er soll die Signalflanken "abrunden". Denn ein rechteckiges Signal hat unendlich viele Oberwellen und kein Kabel kann unendlich hohe Frequenzen sauber übertragen. Bei Centronics Druckerschnittstellen waren zum Beispiel Widerstände um 100 Ohm, oft auch in Kombination mit Kondensatoren um 100pF üblich.
Ellen95 schrieb: > Ein Widerstand reduziert bekanntlich > den Strom, der durch eine Leitung fließt, und reduziert folglich auch > die Spannung. richtig: deswegen läuft die Welle auch erst mal mit reduzierter Spannung über die Leitung. Wenn Terminierungswiderstand am Leitungsanfang und Wellenwiderstand der Leitung den gleichen Wert haben, dann läuft die Welle nur mit halbem Spannungswert über die Leitung. Ellen95 schrieb: > WORAN reflektiert WAS? Die Welle reflektiert am hochohmigen Ende der Leitung. Allgemein gesprochen ergibt sich an jeder Stelle, an der sich der Wellenwiderstand ändert, eine gewisse Reflexion. Wie stark die Reflexion ist hängt vom Unterschied der Wellenwiderstände ab. https://de.wikipedia.org/wiki/Reflexionsfaktor An dem hochohmigen Ende wird die Welle zu 100% reflektiert. Da sie nur mit halbem Spannung ankam und nun zu 100% reflektiert wird, ergibt sich damit am Leitungsende die volle Spannung. Die Reflektion läuft über das Kabel zurück. Wenn sie wieder am vorderen Ende der Leitung ankommt, trifft sie auf den Terminierungswiderstand. Da der (idealerweise) den selben Wert hat wie die Leitungsimpedanz ergibt sich keine Reflexion (da keine Impedanzänderung) und die Spannung bleibt stabil (bis zur nächsten Flanke des Signals). Ellen95 schrieb: > Und WO wird vom Strom überhaupt das "Ende der Leitung" ausgemacht? da wo sich der Wellenwiderstand schlagartig auf hochohmig ändert. Du kannst dir das Verhalten sehr gut mit LTSpice veranschaulichen (Spannungssprünge auf tlines geben)
Ellen95 schrieb: > Soll man sich Strom als eine Art Welle vorstellen, die an einer Kaimauer > zurückgeworfen (reflektiert) wird? Nicht den Strom, sondern die Energie. Dort, wo sie nicht weiter die Leitung entlang wandern kann, weil diese zuende ist, und auch nicht absorbiert wird (Leerlauf oder Kurzschluß), muß sie sich entgegen der ursprünglichen Richtung ausbreiten, denn sie kann ja nicht einfach verschwinden. Bei einem Abschluß der Leitung mit einem reellen Widerstand, dessen Wert irgendwo zwischen unendlich und Null liegt, hilft dir das ohmsche Gesetz die Größe und Polarität(!) der zurücklaufenden Welle zu berechnen. Ich kenne nicht dein Lehrbuch, und will das auch nicht alles wiederkäuen, aber hier gibt es eine, wie ich finde, schöne Erklärung in einer Folge von mehreren Videos: https://www.youtube.com/watch?v=7Oz1sazpekM Lass dich durch das einleitende Geplänkel der 1. Folge nicht irritieren, nach etwa 10 Minuten wird es interesssant. Eine Animation findet sich z.B. hier: https://www.youtube.com/watch?v=ozeYaikI11g Englisch musst du in dem Fach ja ohnehin können oder eben lernen ;-)
Stell Dir die Leitung als eine Reihenschaltung von vielen Induktivitäten vor. Und aus vielen Kondensatoren an den Induktivitäten nach GND. Nun startest Du einen kurzen Spannungssprung (oder was auch immer Du dir gut vorstellen kannst) am Anfang der Leitung. Dieser Spannungssprung wird entlang der Induktivitäten und Kondensatoren durchgereicht. Wieviel Strom fließt, bestimmen die Kondensatoren, wieviel Spannung, die Induktivitäten. Das Verhältnis der Induktivitäten zu den Kapazitäten bestimmt den Wellenwiderstand, oder wenn Du es besser verstehst wieviel Strom pro 1V Spannungshub entsteht. Sobald der Impuls (die Welle) in der Leitung unterwegs ist, kannst Du weder vom Anfang noch vom Ende der Leitung was beeinflussen. Die Energie wird lokal von Induktivitäts- und Kapazitätsbelag gespeichert und weitergegeben. Kommt der Impuls (die Welle) nun am Ende der Leitung an, so kommt es darauf an, ob entweder ein passender Widerstand mit Wellenwiderstand die ganze Energie aufnimmt. Oder das Leitungsende ist offen, keine weitere Kapazität mehr da aber die Induktivität des letzten Leitungsstück liefert Strom. Also verdoppelt sich die Spannung am Leitungsende und der Impuls (Welle) läuft wieder zurück. Oder das Leitungsende ist Kurzgeschlossen. Der Strom des letzten Induktivitätsstücks wird kurzgeschlossen, der Strom dreht sich um und läuft auf der Leitung zurück. Ist ein bischen schwer, sich kontinuierliche Induktivitäten und Kapazitäten vorzustellen. Manchmal hilft es sich diese als viel kleine Bauelemente vorzustellen. Kannst das auch z.B. Mit LTSpice simulieren.
folgende Erklärung hat bei mir (vor ungefähr 20 Jahren) den Aha-Effekt bewirkt: Das Verhältnis von Spannung zu Strom auf der Leitung ist, wie allgemein bekannt, ein Widerstand - der Wellenwiderstand. Wenn der Terminierungswiderstand am Ende der Leitung dem Wellenwiderstand entspricht, dann 'sieht' die Welle eine unendlich lange Leitung. Es gibt keine Stoßstelle, man kann sich den Widerstand als 'virtuelle' Verlängerung der Leitung vorstellen. Die Energie der Welle muss aber irgendwo bleiben und wird im Widerstand in Wärme umgesetzt. Der Widerstand an der Quelle soll zurücklaufende Wellen abschließen, d.h. wenn an Stoßstellen (z.B. Steckern) doch Reflektionen entstehen, dann verhindert der Widerstand an der Quelle Mehrfachreflektionen.
Folgend sind ein paar Links zu klassischen Hewlett Packard Application Notes zum Thema: http://www.hparchive.com/Application_Notes/HP-AN-62.pdf http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5968-0007E.pdf http://hpmemoryproject.org/an/pdf/an_75.pdf Mit einem TDR lassen sich u.a. die TL Spannungsverlaeufe auf einem Bildschirm darstellen.
OT: Toller Thread. Wirklich! Habe nichts dazu beizutragen aber lese sehr interessiert mit und finde es spannend. Die Antworten finde ich alle sehr hilfreich. Gebe überall ein "lesenswert". Hat mir jetzt auch geholfen, mir noch mehr darunter vorzustellen.
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da schon mehrfach davon gesprochen wurde, dass LTSpice hier dem Verständnis nachhelfen kann, im Anhang mal eine einfache Simu der Verhältnisse bei einer 50Ohm-Leitung mit einer "Länge" (d.h. Laufzeit der Welle) von 20ns.
Wo ihr schon dabei seid: Weiss jemand genau warum man (bei TV-Leitung 75Ohm) manchmal seriell terminiert (vor der Leitung) und manchmal parallel nach GND ? Ich selber vermute dass man den seriellen Terminier-Widerstand anwendet wenn der Ausgangsverstärker sehr niederohmig ist. Dagegen nimmt man vielleicht den parallelen Terminierungs-Widerstand wenn der Ausgangsverstärker hochohmig ist an seinem Ausgang.
Du terminierst so, das die Leitung an beiden Enden einen Widerstand, der ihrem Wellenwiderstand entspricht "sieht".
Zwischen Ausgang einer Quelle und dem Eingang des Kabel schaltet man den Widerstand in Reihe, sofern die Quelle annähernd 0 Ohm Ausgangswiderstand hat. Es gibt aber auch Verstärker mit einem genau angepassten Ausgangswiderstand, da hat man dann keinen zusätzlichen Widerstand. Am anderen Ende des Kabels befindet sich die Senke, dort gibt es keinen Unterschied zwischen Parallel- und Reihenschaltung, da das Ende GND ist.
1 | 50 Ohm Leitung 50 Ohm in Reihe zur Leitung |
2 | Quelle o---[===]-------------------------[===]---| GND |
3 | [code] |
4 | |
5 | |
6 | [code] |
7 | 50 Ohm Leitung |
8 | Quelle o---[===]-------------------------+ |
9 | | |
10 | |~| 50 Ohm |
11 | |_| parallel |
12 | | zur Leitung |
13 | | |
14 | GND |
> wenn der Ausgangsverstärker hochohmig ist an seinem Ausgang.
Das wäre sinnlos. Im Extremfall würde ja gar nichts mehr vom Signal
übrig bleiben. Entweder entspricht die Ausgangsimpedanz eines
Verstärkers der Leitung, oder sie ist geringer und man hat einen
zusätzlichen Widerstand. Aber höher kann ich mir nicht vorstellen. Warum
sollte man sowas bauen?
Danke für die Antworten. Manches erkläret aber nicht, sondern wiederholt nur die Theorie. Ich weiß, das ist viel verlangt, aber z.B. THOR schrieb: > Am Ende der Leitung wird zurückreflektiert. Genauer: An jeder Stelle, wo > sich die Impedanz der Leitung ändert. Am Ende der Leitung wird die > Impedanz plötzlich unendlich, das ist eine recht starke Änderung. Ich frage mal ganz blöd. WARUM wird Strom reflektiert? (physikalische Erklärung im internet bisher nicht gefunden). Eine Erklärung ist z.B. sowas https://de.wikipedia.org/wiki/Echo Was bei Schall jedes Kind versteht, muss für Strom auch einfach erklärbar sein. Die Frage eines Kindes "Warum wird Schall an einem Berg zurückgeworfen" mit "Schall wird an dem Berg reflektiert" zu erklären, reicht eben einfach nicht aus. Wenn man es aber erst verstanden hat, kann man mit dem Echo nicht nur besser umgehen, sondern den Effekt NUTZEN. Beim Schall z.B. Sonar. Und wenn man das Strom-Echo verstanden hat, dann ... ich weiß, das Thema ist jetzt naiv aufgebaut. Aber die Ursache physikalischer Regeln ist oftmals ganz einfach. Wenn man aber nicht fragt, sondern nur die Formeln kennt (und anwendet), kann man auf Veränderungen nicht reagieren, sondern wird ggf. Opfer dieser Veränderungen.
Ich habe noch nicht alle Antworten gelesen. Ich schreibe gleich nach dem Lesen. Stefan U. schrieb: > Die Welle bewegt sich durch den leiter zu seinem Ende hin. Wenn dort > nichts ist, was die Energie verschluckt, wird sich die Welle weiter > bewegen müssen. Also kommt sie wieder zurück. Schön erklärt. Ein Rechteckspannung (z.B. Taktung) als "Welle" zu sehen, erzeugt mir etwas Kopfschmerzen. Inwieweit folgen Impulse (Takte) dem Muster einer Welle? Ups: Sind wir jetzt etwa bei Quantenphysik? Stefan U. schrieb: > Ein Kurzschluss am Ende würde die Welle auch nicht verschlucken, denn > ein Kurzschluss wandelt keine Energie in Wärme um. Sehr interessant auch diese Theorie. "Ein Kurzschluss am Ende würde die Welle" kann ja entweder nur kapazitiv (C) oder Induktiv (L) sein. Ein Ohmscher Kurzschluss am Ende der Leitungt würde am Anfang der Leitung auch vorliegen und die EINSPEISESPANNUNG nach dem ohmschen Gesetzt auf Null reduzieren. Stefan U. schrieb: > Ein falsch angepasster Widerstand würde nur einen Teil der Energie > aufnehmen, warum das so ist, weiß ich allerdings auch nicht. Genau. Und ich will darauf raus, solche Zusammenhänge zu verstehen, ohne die einsteinsche Formelsammlung rauf und runter zu lernen. Mit dem "Ersatzschaltbild Schall" sollte doch einiges erklärbar sein, bzw. im groben 1:1 der Nachvollziehbarkeit näher gebracht werden. z.B. wird Schall auch in einem Tunnel reflektiert, obwohl der Ausgang des Tunnels OFFEN (=> niederohmig) ist. Denkt mal vorübergehend etwas naiv. Das bringt einem vieles näher. Im Kollektiv auf jeden Fall.
Ellen95 schrieb: > WARUM wird Strom reflektiert? Er wird nicht reflektiert, sondern er hört einfach nicht auf zu fliessen. Das bewirkt an dem Wellenwiderstand der Leitung eine Spannung
Kordel wird auch reflektiert. Spass beiseite: Es ist die Welle, die da reflektiert wird. Der Stromfluss ist nur die Wirkung der Welle.
Stefan U. schrieb: > Leitungen sollen an beiden Enden korrekt terminiert werden, damit Wellen > in beide Richtungen ordentlich "verschluckt" werden. Wobei wieder das Erlernte dominiert, was das Verstehen erschwert. Strom als Welle zu betrachten hieße, Strom als bewegtes Medium mit Wellenbergen und Tälern zu sehen. "Wellen verschlucken" heißt dann, die Wellen am oberen Ende zu glätten. Also die Berge abrasieren, und in die Täler einfügen. Widerstände verschlucken aber nicht nur die Wellen, sondern auch den unteren (stehenden) Teil des Flusses. Denn Widerstände wirken auf Strom, und nicht nur auf Wellen. Das hieße für mich, mit meinem Halbwissen, dass man induktive Widerstände am Ende der Leitung bevorzugen müsste. Da ich aber nur ein Halbwissen habe, kann ich nicht begründen, ob das zutrifft oder nicht. Und das ärgert mich. Stefan U. schrieb: >> Warum gerade das -REDUZIERUNG DER LEISTUNG- hilfreich sein >> soll, leuchtet bisher keiner meiner x Gehirnzellen ein. > > Darum geht es auch gar nicht. Es geht darum, der Welle, die auf das > Leitungsende zurast, die Energie wegzunehmen, damit sie von dem > jeweiligen Ende nicht reflektiert wird. Ja doch schon. Durch den Widerstand reduziert man im Nebeneffekt die in die Leitung eingespeiste Leistung. Das kann ja nicht das nonplusultra sein. Finde ich. Stefan U. schrieb: > Ja. Mit Widerständen wird sie nicht reflektiert. Das entspäche dann > einer Kaimauer mit einem dicken Sofakissen davor. Soweit schon verstanden, ok. Aber bei der seriellen Terminierung würde die Welle gleich zu Beginn schon durch das Sofakissen geschickt. Und DAS will mir nicht einleuchten ... !
Hp M. schrieb: > Ellen95 schrieb: >> WARUM wird Strom reflektiert? > > Er wird nicht reflektiert, sondern er hört einfach nicht auf zu > fliessen. > Das bewirkt an dem Wellenwiderstand der Leitung eine Spannung Er meint wohl am Ende der Leitung, wo "es nicht mehr weitergeht". Vielleicht hilft folgende Erklärung: Wenn man die z.B. Koaxleitung mit auf der Leitung verteilten induktiven Anteilen ("Induktivitätsbelag") und kapazitiven Anteilen ("Kapazitätsbelag") in eine Differentialgleichung bringt dann landet man bei der Leitungsgleichung (https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsgleichung). Lösungen dieser Leitungsgleichung sind auf der Leitung hin- und zurücklaufende Wellen. Und jetzt kommt es: Die Randbedingung am Leitungsende (Strom=0 aber Spannung !=0) kann man nur mit einer rücklaufenden Welle erfüllen, die genau so groß ist wie die hinlaufende. Bei Phase=0 heben sich die Ströme weg. Es gibt also eine reflektierte Welle, weil die Differentialgleichung mit der Randbedingung ("Ende offen") nicht anders in Einklang zu bringen ist.
> Ein Rechteckspannung (z.B. Taktung) als "Welle" zu sehen, > erzeugt mir etwas Kopfschmerzen. Ein rechteckiges Signal ist eine Ansammlung von unendlich vielen Wellen unterschiedlicher Frequenz. Lass uns mal bei einem einfachen Sinus bleiben, sonst verzetteln wir uns. > Ein Kurzschluss am Ende ... kann ja entweder nur kapazitiv (C) > oder Induktiv (L) sein Nein, ein Kurzschlus ist nichts von beidem. Ein Kurzschluss ist aus Sicht der Welle eine Mauer, an der sie wie ein Flummi abprallt. > Ein Ohmscher Kurzschluss am Ende der Leitungt würde am Anfang der > Leitung auch vorliegen und die EINSPEISESPANNUNG nach dem ohmschen > Gesetzt auf Null reduzieren. Nein, denn die Leitung hat einen Wellenwiderstand, der zwischen dem Einspeisepuntk und dem Ende der Leitung liegt. > Und ich will darauf raus, solche Zusammenhänge zu verstehen, ohne > die einsteinsche Formelsammlung rauf und runter zu lernen. Man muss nicht alles verstehen. Ich kann Dir auch nicht erklären, wie ein Gehirn funktioniert, obwohl ich eins besitze und täglich intensiv benutze :-) Oder warum Kartoffeln wachsen, wenn man sie in Erde steckt. Oder warum Babies automatisch Atmen und die Brust suchen. Da wir alle einen begrenzten Horizont haben, müssen wir uns damit abfinden, viele Dinge nicht zu verstehen. Trotzdem interessiert mich das mit dem Widerstandswert, weswegen ich hier überhaupt an dem Thread teilnehme. Ich hoffe wie du auf eine Erklärung, die mir einleuchtet.
Stefan U. schrieb: > Bei digitalen Signalen hat der Serienwiderstand zur Leitung noch einen > anderen Sinn: Er soll die Signalflanken "abrunden". Denn ein > rechteckiges Signal hat unendlich viele Oberwellen und kein Kabel kann > unendlich hohe Frequenzen sauber übertragen. mhh. Dann wäre im Endeffekt die ganze Digitaltechnik unoptimal konzipiert. Wenn man die Idee "Signalflanken abrunden" konsequent weiterverfolgt, wäre am Ende der Takt einer Datenleitung eine Sinuswelle geworden. Vielleicht wäre das wirklich besser. Dann müssten aber alle IC-Eingänge entweder Schmitt-Trigger, oder analogfähig sein. Man sieht, wasw aus solchen Überlegungen theoretisch resultieren kann. Auch wenn niemand von uns das je praktisch einsetzen kann, ist es trotzdem interessant.
Achim S. schrieb: > An dem hochohmigen Ende wird die Welle zu 100% reflektiert. Da sie nur > mit halbem Spannung ankam und nun zu 100% reflektiert wird, ergibt sich > damit am Leitungsende die volle Spannung. Dann müsste aber das "Timing der Welle" ganz genau stimmen. So dass die "Berge" (Amplitude, Scheitelwert) der zurücklaufenden Welle ganau auf die Berge der ankommenden passen. Die Theorie sagt zwar, dass das passt, aber ich bezweifle das etwas bzw. kann nicht nachvollziehen, WARUM das Timing immer "zufällig" genau stimmen sollte. Im worst case träfe ein zurücklaufender "Berg" genau auf ein "Tal" der ankommenden Welle, so dass die Welle (also deren Energie, Nutzwert) "weg" wäre. Achim S. schrieb: > Die Reflektion läuft über das Kabel zurück. Wenn sie wieder am vorderen > Ende der Leitung ankommt, trifft sie auf den Terminierungswiderstand. Da > der (idealerweise) den selben Wert hat wie die Leitungsimpedanz ergibt > sich keine Reflexion (da keine Impedanzänderung) und die Spannung bleibt > stabil (bis zur nächsten Flanke des Signals). Erstmal würde ich hier einen Spannungsteiler sehen, und sonst gar nichts. Einen Spannungsteiler, der aus dem seriellen Widerstand R und der Impedanz Z der Leitung besteht. Ein Spannungsteiler teilt die Spannung, punkt. Wo da der Effekt sein soll, dass nichts mehr reflektiert wird, verschließt sich meiner Nachvollziehbarkeit leider. Vor allem dann, wenn man davon ausgeht, dass das Verhältnis der Widerstände R + Z genau stimmen muss, um den Effekt des "Verschluckens" des Echos zu erreichen. Irgendwas fehlt mir da noch, um das zu verstehen, z.B. eine Phasenverschiebung Welle-zu-Echo von 180° ******* Ich würde gerne, kann aber nicht alles beantworten. Weil ich jetzt leider wieder weg muss. Ich lese mir aber alles durch. Vielen Dank für die vielen Erklärungen, Anregungen und vor allen Dingen der Beteiligung am Thema.
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Ellen95 schrieb: > Sind wir jetzt etwa bei Quantenphysik? nein, wir sind im Bereich der Wellenleitung. Ellen95 schrieb: > Ein > Ohmscher Kurzschluss am Ende der Leitungt würde am Anfang der Leitung > auch vorliegen und die EINSPEISESPANNUNG nach dem ohmschen Gesetzt auf > Null reduzieren. Das gilt für Gleichstrom/Gleichspannung - und für die kannst du die Reflexionseffekte gerne vernachlässigen. Im Bereich der Wellenleitung gilt deine Beschreibung nicht. Der liegt dann vor, wenn die Laufzeit auf der Leitung nicht mehr kurz ist gegenüber der Anstiegszeit des Signals an der Quelle. Für diesen Bereich gilt nicht mehr, dass ein Kurzschluss am Ende der Leitung die Spannung am Anfang der Leitung automatisch auf 0 legt. Denn in dem Bereich ist die Spannung an unterschiedlichen Stellen der Leitung nicht identisch (einfach weil die Welle erst von einer Stelle zur andern laufen muss, ehe sich was angleichen kann). Wieder ein kleines Simlationsbeispiel: - die Leitung ist hinten kurzgeschlossen - der Spannungssprung der Quelle bei 5ns führt trotzdem zu einer Welle, die über die Leitung läuft. Aufgrund der Teilung zwischen Terminierungswiderstand und Wellenwiderstand der Leitung läuft die Welle nur mit halbiert Spannung. (Quelle springt auf 3,3V, Welle hat nur 1,65V) - die Spannung am Anfang der Leitung wird nicht sofort kurzgeschlossen, weil die Welle erst mal bis zum Ende der Leitung laufen muss, um etwas vom Kurzschluss mitzukriegen. Die Quelle samt Terminierungswiderstand sieht erst mal nur den Wellenwiderstand der Leitung als Last. - bei 25ns kommt die Welle bei "Mitte an". - bei 45ns kommt die Welle am kurzgeschlossenen Ende an. Der Kurzschluss bewirkt einen Reflexionskoeffizient von -100% - die reflektierte Welle löscht also angekommene Welle aus und läuft auf der Leitung zurück. - bei 65ns kommt die reflektierte Welle in der Mitte an - das Signal geht dort auf 0 - bei 85ns kommt die reflektierte Welle wieder an der Quelle an. Erst jetzt "macht sich der Kurzschluss auch am Leitungsanfang bemerkbar" (schneller ging es aufgrund der Signallaufzeiten nicht). - weil die Terminierung am Leitungsanfang genau zum Wellenwiderstand gepasst hat, gibt es hier keine neue Reflexion. Ellen95 schrieb: > Wenn man die Idee "Signalflanken abrunden" konsequent > weiterverfolgt, wäre am Ende der Takt einer Datenleitung eine Sinuswelle > geworden. Vielleicht wäre das wirklich besser. Wenn man die Terminierung richtig man, braucht man nichts "abzurunden". Dann kommt genau das Rechteck an, das man sich wünscht. Das "Abrunden" nutzt man manchmal, wenn man die Anstiegszeit des Signals so langsam machen will, dass Welleneffekte (und Reflexionen) keine Rolle mehr spielen.
Ellen95 schrieb: > Dann müsste aber das "Timing der Welle" ganz genau stimmen. Da braucht es kein ausgefeiltes Timing: die Welle wird genau in dem Moment am Impedanzsprung reflektiert, in dem sie am Impedanzsprung ankommt. Ellen95 schrieb: > Erstmal würde ich hier einen Spannungsteiler sehen, und sonst gar > nichts. Der Widerstand beschreibt das Verhältnis von Spannung zu Strom der Welle. Wenn sich der Wellenwiderstand ändert, dann passen Strom und Spannung für den neuen Wellenwiderstand nicht mehr zusammen. Deswegen teilt sich die Welle am Impedanzsprung auf in einen transmittierten Teil (bei dem Strom und Spannung grade dem Wellenwiderstand des hinteren Leitungsteils entsprechen) und einen reflektierten Teil (bei dem das Verhältnis von Strom und spannung dem Wellenwiderstand des vorderen Leitungsteils entsprechen). Wenn die 50Ohm-Leitung auf den 50 Ohm Widerstand trifft, gibt es keinen Impedanzsprung: im selben Verhältnis, wie Strom und Spannung sich auf der Leitung geändert haben, tun sie das auch im ohmschen Widerstand. Die Welle wird vollständig vom Widerstand aufgenommen, nichts wird reflektiert.
Ellen95 schrieb: >Und warum hilft ausgerechnet ein Widerstand an der QUELLE der Welle, >damit diese am ENDE nicht zurückgeworfen wird? Der hilft nicht, damit am Ende der Leitung nichts reflektiert wird, sondern der soll eine Mehrfachreflexion verhindern. Wenn die Impedanz der Quelle mit dem Wellenwiderstand der Leitung übereinstimmt ist kein Widerstand notwendig. Dies gilt genauso auch am anderen Ende der Leitung, wenn der Empfänger von sich aus schon die gleiche Eingangsimpedanz hat wie der Wellenwiderstand des Kabels, ist dort auch kein Widerstand nötig. Wenn du mal ein anschauliches Experiment zur Reflexion machen möchtest, spann mal eine Schnur oder Angelsehne, vielleicht so 40-50 Meter zwischen zwei Bäume, und schnipp sie dann an einem Ende an, dann läuft eine mechanische Welle zum anderen Ende und kommt wieder zurück, sogar mit Mehrfachreflexion. Das gleiche passiert auch elektrisch auf einer Leitung, die an den Enden nicht richtig abgeschlossen ist, aber dann mit Lichtgeschwindigkeit.
THOR schrieb: > Am Ende der Leitung wird die > Impedanz plötzlich unendlich Wenn sie kurz geschlossen ist! Wenn sie hingegen offen ist, wird die Impedanz gegen 0 Ohm
Marc H. schrieb: > Wenn sie kurz geschlossen ist! > Wenn sie hingegen offen ist, wird die Impedanz gegen 0 Ohm Nö: Thor hatte es richtig beschrieben, du verdrehst mit deiner Korrektur die Sache gerade. Ein Kurzschluss hat die Impedanz 0, ein offenes Ende die Impedanz unendlich.
Marc H. schrieb: > Wenn sie kurz geschlossen ist! > Wenn sie hingegen offen ist, wird die Impedanz gegen 0 Ohm Impedanz ist das Verhältnis von Spannung zu Strom. Bei einer offenen Leitung kann offensichtlich kein Strom fließen. Folglich geht die Impedanz gegen unendlich. Bei einem Kurzschluss ist die Spannung null und folglich die Impedanz auch 0Ω.
> Marc H. schrieb: >> Wenn sie kurz geschlossen ist! >> Wenn sie hingegen offen ist, wird die Impedanz gegen 0 Ohm Ich habe vergessen zu schreiben das es bei h/4 so ist!
Es wird wirklich langsam Zeit dass man uns in einem youtube-Video zeigt was wirklich läuft! Also mit echtem Elektronen(-Wolken)-Fluss nebst echter Geschwindigkeit dieser. Dazu noch die Effekte an der Massefläche und die echte Stromflussrichtung etc. Edit: aber nein ... es laufen doofe Avenger-Filme die Milliarden gekostet haben und uns zu Tode verdummen!
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Ellen95 schrieb: > Ich frage mal ganz blöd. WARUM wird Strom reflektiert? Also, hier mal eine simple Erklärung: Stell dir ein Kabel vor, vorzugsweise ein Koaxialkabel, aber es geht auch mit jedem anderen Kabel. So. Da hast du erstmal einen Draht. Und der ist lang. Jetzt weißt du ja, daß nicht nur ein zusammengerollter Draht eine Induktivität hat, sondern JEDER Draht, egal ob gerade oder krumm. Also hat auch dein Draht (von deinem Kabel) eine Induktivität. Jetzt guckst du dir den Zwischenraum an, also den Raum zwischen deinem Mittelleiter und dem Außenleiter (oder eben zwischen den 2 Drähten, aus denen dein Kabel besteht). Da siehst du, daß es da zwischen den beiden Drähten eine Kapazität gibt. Ja, Kondensatoren bestehen nicht immer nur aus Platten, sondern Kapazität gibt es IMMER zwischen 2 Leitern. Diese ist natürlich abhängig von der Größe der Leiter und dem Abstand, also je nach Fall unterschiedlich klein. Also hat dein Kabel auch eine Kapazität zwischen den zwei Drähten. So. und nun denkst du dir das mal als eine Schaltung aufgemalt: Am Drahtanfang ist eine kleine Induktivität, von dort aus geht eine kleine Kapazität gegen den anderen Draht, dann wieder eine kleine Induktivität und so weiter (wie die Arie vom Papageno). Jetzt stellst du dir vor, du schaltest an das eine Kabelende eine Spannungsquelle, Innenwiderstand null. Was passiert? Zuerst sorgt die allererste kleine Induktivität dafür, daß der Strom nicht ruckartig ansteigt, sondern langsam (je nach Induktivität). Die Formel dazu kennst du ja. Damit wird der erste kleine Kondensator aufgeladen. Aber weil ja nun damit auch die Spannung am 1. Kondensator steigt, fängt auch ein Strom durch die zweite Induktivität an zu fließen, der den zweiten Kondensator auflädt. Das passiert nicht gleichzeitig mit dem 1. Kondensator, sondern verzögert. Nach einer weiteren Verzögerung spielt sich das ganze beim 3. Kondensator ab und so fort, eben das ganze lange Kabel entlang. Während dieser Zeit fließt ein konstanter Strom in das Kabel hinein. (Ist ne schöne Seminaraufgabe, du/dt=I/C gegen di/dt=U/L mal darstellen zu lassen) Und was kommt am anderen Ende dabei heraus? Am Anfang noch garnix. Aber sobald dieser Schwall am Ende angekommen ist, kommt es drauf an, was dort angeschlossen ist. 1. Fall: garnix. Der Strom, der aus dem Kabel heraus in die allerletzte Induktivität getrieben wird, sorgt dafür, daß die Spannung an deren freiem Ende in die Höhe schnellt, denn es gibt ja nix, was sich dort mit dem Strom aufladen könnte. Wir haben also ein Überschwingen. Da die Spannung am Ende ja nun höher liegt als die am letzen Kondensator davor, wird dieser damit auch aufgeladen ÜBER die Spannung am Eingang (durch das Kabel kommt ja ein stetiger Nachschub an Strom und irgendwo muß der hin). Das setzt sich fort, ins Kabel hinein, bis es am Anfang herauskommt. (Erster Teil der Erklärung zur hinlaufenden und zurücklaufenden Welle) 2.Fall: wir haben einen Widerstand dort dran. Also steigt die Spannung so weit an, bis der Strom in den Widerstand dessen Spannung soweit angehoben hat, daß sie der Spannung der Spannungsquelle am anderen Ende entspricht. Dann fließt ein konstanter Strom von der Spannungsquelle durch das Kabel in den Widerstand, wo die damit verbundene Leistung verbraten wird. merke: da die Spannungsquelle NULL Innenwiderstand hat, ergibt sich die Leistung NUR aus dem Lastwiderstand am anderen Ende. 3.Fall: die Drähte sind kurzgeschlossen. Also steigt der Strom durch die letzte Induktivität immer weiter an bis unendlich, weil ja die Spannungsquelle Null Innenwiderstand hat. Hat sie einen endlichen Widerstand, dann ist irgendwann der Maximalstrom erreicht. Phänomen: Den Kurzschluß am Ende merkt man nicht sofort am Anfang, weil ja das Zusammenbrechen der Spannung an der letzten Kapazität sich erstmal rückwärts in das kabel hinein in Richtung Anfang fortpflanzen muß. Das ist dann der zweite Teil zur hin- und rücklaufenden Welle. Nur mit umgekehrtem Vorzeichen. Aber was passiert, wenn man das Kabel UNENDLICH LANG macht? Dann fließt eben der Strom (jaja, der GLEICHSTROM) aus unserer Spannungsquelle ebenso unendlich lange in das Kabel hinein. Wie groß dieser ist, hängt vom Verhältnis der Induktivitäten zu den Kapazitäten ab. Wir haben hier also einen Gleichstrom der in ein Gebilde fließt, das nur Reaktanzen, also Induktivitäten und Kapazitäten besitzt! Und keinen ohmschen also reellen Widerstand. Die angelegte Spannung kann man einstellen und den Strom messen. Das ergibt nach Urvater Ohm dann den Wellenwiderstand des Kabels. So. Hast du es nun? W.S.
Jede Erklärung hier arbeitet mit Modellen. Man muss sich bewusstmachen, dass sich damit der Sachverhalt nur eingeschränkt erfassen und vergleichen lässt. Das ist aber überall in der Elektrotechnik und der Physik so. Deshalb ist es wichtig die Grenzen der Modelle zu kennen. >> die einsteinsche Formelsammlung rauf und runter zu lernen. Mit dem >> "Ersatzschaltbild Schall" sollte doch einiges erklärbar sein, bzw. im Schall in Luft ist leider kein gutes Modell um die elektromagnetische Welle zu erklären. Schallwellen in Luft schwingen in Richtung der Ausbreitung. Eine elektromagnetische Welle, auch im Kabel, schwingt senkrecht zur Ausbreitung. Das beste Vergleichs-Beispiel aus der Mechanik wäre ein schwingender Metalldraht. An dem kann man Reflektionen und stehende Wellen anschaulich sehen. >> Ich frage mal ganz blöd. WARUM wird Strom reflektiert? (physikalische >> Erklärung im internet bisher nicht gefunden). Eine Erklärung ist z.B. Nur Strom allein reicht nicht als Modell zum Verstehen. Man braucht die Eigenschaften der Leitung (der Induktivitätsbelag und der Kapazitätsbelag). Einfach gesagt, es muss was da sein, was elektrisch Schwingen und dabei diese Schwingung 'führen' kann. Sogar im leeren Raum gibt es etwas, das Schwingen kann, das elektromagnetische Feld. Aus dem Grund hat das Vakuum einen Wellenwiderstand. Zweitens braucht man die Energie in Form von Spannung und Strom. Die Ausbreitung der Welle erfolgt indem die Energie abwechselnd als Spannung im Kapazitätsbelag und als Strom im Induktivitätsbelag vorliegt. Wenn man sich den Kapazitätsbelag als eine Anordnung von parallelen Kondensatoren vorstellt und den Induktivitätsbelag als entsprechende Induktivitäten dazwischen, dann hüpft die Energie von einem Element in das Nächste. Sie ist damit abwechselnd eine Spannung bzw. ein Strom. Das Verhältnis ist der Wellenwiderstand. Trifft die Energie auf einen Terminierungswiderstand in gleicher Höhe, dann ist das Verhältnis immer noch gleich. Allerdings sind jetzt Spannung und Strom in Phase, da Wirkwiderstand, damit wird die Energie in Wärme umgesetzt. Wellenausbreitung im Vakuum erfolgt völlig äquivalent. Hier ist die Energie abwechselnd im elektrischen bzw. magnetischen Feld und breitet sich dabei im Raum aus. >> Schön erklärt. Ein Rechteckspannung (z.B. Taktung) als "Welle" zu sehen, >> erzeugt mir etwas Kopfschmerzen. Inwieweit folgen Impulse (Takte) dem Noch zum Verständnis. Wellen sind immer Sinus-förmig, zeitlich und räumlich. Das ist die einzig mögliche Schwingung in der Natur und lässt sich wunderbar mathematisch zeigen. Alle 'künstlichen' Schwingungen sind tatsächlich eine Sammlung von Sinus-Schwingungen mit einem bestimmten Bezugsverhältnis von Amplitude und Phase. >> mhh. Dann wäre im Endeffekt die ganze Digitaltechnik unoptimal >> konzipiert. Wenn man die Idee "Signalflanken abrunden" konsequent >> weiterverfolgt, wäre am Ende der Takt einer Datenleitung eine Sinuswelle >> geworden. Vielleicht wäre das wirklich besser. Dann müssten aber alle Hierzu auch etwas Interessantes. Die Digitaltechnik ist tatsächlich 'unoptimal' . So wie praktisch alles im Leben und in der Technik nicht perfekt sein kann. Man muss immer Kompromisse machen und kann nicht alles gleichzeitig optimal halten. VW kann davon ein Lied singen. Die hätten gerne ihre Dieselmotoren effizient und gleichzeitig abgasarm. Leider steht da die Physik im Wege. In der Digitaltechnik hätte man gerne extrem steile Flanken und einen sauberen Rechteck. Am besten noch hohe Amplituden. Ein solches Signal hat perfekte Eigenschaften zur Signalübertragung. Leider muss man ein solches Signal extrem gut abschirmen, da in den steilen Flanken sehr viel Energie als Oberwellen steckt. Diese wird abgestrahlt und kann auch auf der Leitung zu unnötigen Reflektionen und parasitären Schwingungen der hohen Frequenzen führen. Deshalb rundet man die Flanken ab, im Extremfall tatsächlich bis zum Sinus.
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Zur Begründung, warum es zur Reflektion kommt, habe ich mal ein paar Links gefunden: Ohne Erklärung, aber mit dem netten Beispiel von schwingenden Seilen: http://physics.usask.ca/%7Ehirose/ep225/animation/reflection/anim-reflection.htm Mathematische Erklärungen: http://www.hf.ruhr-uni-bochum.de/lehre/Animationen/Einfall.html (Deutsch) http://users.physics.harvard.edu/~morii/phys15c/lectures/Lecture14.pdf (Englisch, ab S. 20) Man muss die Mathematik gar nicht komplett verstehen/nachvollziehen. Die Texte dazwischen erklären die groben Gründe schon: -Die Welle, die sich auf der Leitung (oder im Raum) fortbewegt, transportiert Energie (Poynting-Vektor). Diese muss bei einer Impedanzänderung konstant bleiben. -An der Stoßstelle verschiedener Impedanzen gelten verschiedene Randbedingungen (je nach Material). (z.B. stetiger Verlauf der Felder) Diese Randbedingungen lassen sich wohl nur durch die bekannten Gleichungen einhalten. Das kann man dann entweder mathematisch nachvollziehen, oder glauben. Ich versuch mich auch noch an einem kleinen anschaulichen Beispiel. Da ich allerdings auch nicht komplett in der Materie stecke, könnten da auch Fehler drin sein... Bitte Korrigieren :) Situation: Verlustfreie Leitung (50 Ohm); Sprung auf 75 Ohm und terminierung mit 75 Ohm; Quelle mit 50 Ohm gibt einen Sprung (2V) auf die Leitung. -Die Quelle sieht zunächst die 50 Ohm Quellwiderstand und 50 Ohm Wellenwiderstand der Leitung. -Am Leitungsanfang beginnt der Sprung daher (Spannungsteiler) nur mit 1V. -1V an 50 Ohm ergibt 20mA und eine Leistung von 20mW, die in die Leitung fließt. -Am Impedanzsprung trifft der Spannungssprung (bzw. die Welle) auf 75 Ohm. Wenn sich der Sprung weiterhin mit 1V auf der Leitung ausbreiten WÜRDE, entsptäche das aber nur 13mA bzw. 13mW. -Die Leistung (eigentlich Energie der Welle, aber so ist es mit bekannten Formeln erklärbar) bleibt aber konstant. Außerdem muss hier auch der Strom an der Stoßstelle konstant bleiben. -Würde die gesamte Leistung in die 75 Ohm Leitung fließen, wären das etwa 16,3mA (I^2 = P/R) und 1,22V (U^2 = P*R). (Die Werte passen schon fast zur angehängten Simulation, sind aber im Allgemeinen falsch.) -Da sowohl Strom, als auch die Leistung konstant bleiben müssen, muss sich die Welle aufteilen. Ein Teil fließt weiter in das Leitungsstück mit 75 Ohm (im Weiteren mit Index _hin) und ein Teil fließt zurück zur Quelle (_rück). -Mit den Randbedingungen P_ges = P_hin + P_rück und I_ges = I_hin + I_rück (Beim Strom auf eine konsequente Zählrichtung achten) kommt man vermutlich auch auf die bekannten Gleichungen, ich probier das jetzt aber nicht aus. (Ergebnis sind 16mA und 1.2V hinlaufend, sowie 4mA und 0.2V rücklaufend; vgl. Simulation) Die Erklärung ist vmtl. nicht von der Terminologie her nicht ganz korrekt, aber hilft vlt. jemandem, das ganze zu verstehen...
Was ich in diesem Thread noch nicht gelesen(oder evt. überlesen habe) ist eine physikalische Tatsache, die man zu diesem Thema immer im Hinterkopf haben sollte: Bei hohen Frequenzen, und das Beispiel der Simulation ist so ein Fall, sind die im Gleichstrombereich gültigen Ein- und Auswirkungen auf einen Stromfluss mehr oder minder ausser Kraft gesetzt bzw. die (Wechsel-/Aus-)Wirkungen bei HF sind andere als bei DC. Ich hoffe, dass ich dies einiger Maßen verständlich geschrieben habe.
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Was ist von dieser Terminierung zu halten ? Die genaue Funktionsweise erschliesst sich mir nicht ganz, und es wird nirgends erklärt. Edit: es ist ein (SCART-RGB ?) Ausgangstreiber für eine der Grundfarben. Vorne ist ein R2R-DAC.
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es ist eine niederohmige Quelle (Q1 in Kollektorschaltung) und ein Längswiderstand von 75Ohm (R8), der eine Serienterminierung am Anfang der angeschlossenen Leitung "red" bildet.
lalala schrieb: > Die Erklärung ist vmtl. nicht von der Terminologie her nicht ganz > korrekt, aber hilft vlt. jemandem, das ganze zu verstehen... Nachtrag zu meinem Text von gestern: Ich hatte meine Bezeichnungen tatsächlich recht unglücklich und untypisch gewählt. Gestern habe ich mir das so gedacht:
1 | Gesamt |
2 | --------->| |
3 | | |
4 | <------|----> |
5 | rück | hin |
6 | 50 Ohm 75 Ohm |
Typischer ist aber folgendes:
1 | hinlaufend |
2 | ----------->| |
3 | | |
4 | <--------|----> |
5 | rück/ | transmittiert |
6 | reflektiert |
7 | 50 Ohm 75 Ohm |
Außerdem müsste als weitere Randbedingung gelten, dass die Spannung stetig ist. Und ergänzend noch ein weiterer Hinweis: Die Wellenausbreitung geschieht ja mit Lichtgeschwindigkeit (abhängig vom Medium). Daher "weiß" die Quelle zu Beginn nicht, welcher Widerstand am Ende der Leitung ist. Die Reflektion kann man sich vereinfacht als die Information vorstellen, die zur Quelle zurückkommt, damit diese das passende Verhältnis aus Spannungn und Strom liefert.
Nachdem jetzt klar ist, daß das Signal reflektiert wird, wenn die Leitung am Ende nicht richtig terminiert ist, stellt sich die Frage: was stört das? Solange die Impedanz am Ende groß genug ist, daß der Empfänger Low und High erkennen kann, ist doch alles gut. MfG Klaus
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Achim S. schrieb: > es ist eine niederohmige Quelle (Q1 in Kollektorschaltung) und ein > Längswiderstand von 75Ohm (R8), der eine Serienterminierung am Anfang > der angeschlossenen Leitung "red" bildet. Auf diesem Bild ist der Emitter-Widerstand sogar 150 Ohm, also 2 mal 75 Ohm. Das muss doch etwas bedeuten ... oder passt das nur den Ausgangs-Spannungs-Maximalwert an (zB. halbiert ihn) ?
Klaus schrieb: > Nachdem jetzt klar ist, daß das Signal reflektiert wird, wenn die > Leitung am Ende nicht richtig terminiert ist, stellt sich die Frage: was > stört das? Solange die Impedanz am Ende groß genug ist, daß der > Empfänger Low und High erkennen kann, ist doch alles gut. Schau dir die Simu in Beitrag "Re: Terminierung - Theorie und die PRAKTISCHE Begründung" noch mal für den schlecht terminierten Fall an (grüne Kurve für V(hinten)). Obwohl nur eine Flanke auf den Weg geschickt wurde, sieht das IC am Leitungsende evtl. mehrere Flanken. Dder Pegel geht auf ungesunde 5,4V hoch und bricht auf kritische 1,8V ein. Ohne passende Terminierung sieht der Verbraucher am Ende der Leitung eben nicht sicher ein gültiges Signal. H-G S. schrieb: > Auf diesem Bild ist der Emitter-Widerstand sogar 150 Ohm, also 2 mal 75 > Ohm. der bildet aber nicht direkt den Ausgangswiderstand der Quelle (sondern legt Arbeitspunkt und Aussteuerbereich fest). Wenn die Emitterspannung aufgrund einer externen Belastung etwas absinkt(bei ansonsten festen Werten), dann sieht der Transistor ein geändertes U_BE und liefert - entsprechend seiner Steilheit - Strom nach. Diese Steilheit des Transistors wirkt als "Parallelwiderstand" zu den 150Ohm am Emitter.
Klaus schrieb: > [...] was > stört das? Solange die Impedanz am Ende groß genug ist, daß der > Empfänger Low und High erkennen kann, ist doch alles gut. Solange das zuverlaessig (unter den schlechtesten Bedingungen: Temperatur, Versorgungsspannung ...) funktioniert, ist es in der Tat ausreichend, falls es sich um Digitalsignale handelt. Fuer Analogsignale jedoch (zeitverzoegerte Kopie) und insbesondere bei Energietransport ist das natuerlich nicht so schoen (z.B. wenn die fehlangepasste Antenne Deine teuer erzeugte HF nicht effizient abstrahlt, sondern zurueck an die Endstufe reflektiert).
Achim S. schrieb: > Obwohl nur eine Flanke auf den Weg geschickt wurde, sieht das IC am > Leitungsende evtl. mehrere Flanken. Dder Pegel geht auf ungesunde 5,4V > hoch und bricht auf kritische 1,8V ein. Ohne passende Terminierung sieht > der Verbraucher am Ende der Leitung eben nicht sicher ein gültiges > Signal. Der Eingang der Schaltung "hinten" ist ja gar nicht berücksichtigt. Selbst wenn der Ohmsche Widerstand eines CMOS-Eingangs gegen unendlich geht, hat er sicher eine Kapazität und eine Bodydiode gegen Vcc. Daher werden die 5,4V sicher nicht erreicht. Und ob, wenn das berücksichtigt ist, das Signal noch bis 1,8V einbricht, möchte ich bezweifeln. Dazu muß ja erstmal die Eingangskapazität entladen werden. MfG Klaus
Klaus schrieb: > Der Eingang der Schaltung "hinten" ist ja gar nicht berücksichtigt. > Selbst wenn der Ohmsche Widerstand eines CMOS-Eingangs gegen unendlich > geht, hat er sicher eine Kapazität und eine Bodydiode gegen Vcc. Daher > werden die 5,4V sicher nicht erreicht. Und ob, wenn das berücksichtigt > ist, das Signal noch bis 1,8V einbricht, möchte ich bezweifeln. Dazu muß > ja erstmal die Eingangskapazität entladen werden. Wenn du das als Argument betrachtest, dass man Leitungen, die auf Grund Ihrer Länge als Wellenleiter zu betrachten sind, nicht terminieren muss weil sowieso alles gut geht: mach nur, und lass dich überraschen :-)
> was stört das? Solange die Impedanz am Ende groß genug ist, daß der > Empfänger Low und High erkennen kann, ist doch alles gut. Wenn du die Leitung verwendest, um eine Lampe einzuschalten, stimme ich Dir zu. Ein Bild dazu: https://hohlerde.org/rauch/elektronik/kleines/kabelradar/Pulser-offenes_Kabelende.jpg In diesem Fall sieht der Empfänger zwei Impulse, obwohl der Sender nur einen Impuls gesendet hat. Nun stelle Dir mal vor, diese Impulse würden den Rundenzähler bei einem Formel-1 Rennen steuern. Da wäre dann aber jemand sehr enttäuscht! Bei einer fortlaufenden Datenübertragung würden die Reflektierten Impulse das Nutzsignal überlappen und bis zur Unkenntlichkeit verzerren. Nun kann so ein Abschlusswiderstand die Reflexion nicht 100% unterdrücken, aber er kann sie wiet genug abschwächen, daß das eigentliche Nutzsignal noch gut genug vom geschwächten Störsignal unterscheidbar ist. Bei einer kurzen analogen Videoleitung bewirken diese Reflexionen Schatten rechts neben allen Kanten. Bei einer langen Leitung kann man die Reflexionen Buchstäblich wie "Geisterschrift" sehen. Beispiele für Reflexionen an anlogen Video Signalen: http://walkersystems.net/images/commodore/IMG_0801.jpg http://i.rtings.com/images/reviews/ju7100/ju7100-motion-blur-large.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5b/TV_ghosting_interference.jpg http://d1o2pwfline4gu.cloudfront.net/m/t/1010/9000107/a-0200.jpg http://photobucket.com/gallery/user/bebpo/media/bWVkaWFJZDo2ODcwMDE2NQ==/?ref= http://photobucket.com/gallery/http://s10.photobucket.com/user/Marmotta/media/SANY0088.jpg.html http://jmp.no/blog/pics/vgaswitchnoise.jpg
Erst mal vorweg: analog ist alles klar. Wenn die Amplitude eines Analogsignals durch eine Reflexion verfälscht wird, ist das Signal im Eimer. Stefan U. schrieb: > In diesem Fall sieht der Empfänger zwei Impulse, obwohl der Sender nur > einen Impuls gesendet hat. Nun stelle Dir mal vor, diese Impulse würden > den Rundenzähler bei einem Formel-1 Rennen steuern. Da wäre dann aber > jemand sehr enttäuscht! Das Bild ist ja schön und gut, aber wie sieht die Schaltung dazu aus und wie das Eingangssignal und das Ausgangssignal? Welche Länge hat die Leitung? Der Name deutet an, daß das Ende offen ist. Da dort also kein Empfänger dran ist, ist das Bild rein akademisch. Mir geht es darum zu verstehen, was wirklich passiert. Eine Signalüberhöhung, die von den Bodydioden geschluckt wird, kann ich nicht als ein wirkliches Problem akzeptieren. Und das ein Leitungsabschluß mit 0 Ohm, auch Kurzschluß genannt, das Signal unbrauchbar macht, ist auch klar. Aber zwischen einer offenen und einer kurzgeschlossenen Leitung liegen die realen Schaltungen. MfG Klaus
> Aber zwischen einer offenen und einer kurzgeschlossenen Leitung > liegen die realen Schaltungen. Eben! Reale Schaltungen terminieren die Leitungen an beiden Enden, damit die Reflexionen möglichst geringe Amplitude haben, so daß sie das Signal nicht stören. > Das Bild ist ja schön und gut, aber wie sieht die Schaltung dazu aus ist irrelevant, es geht um das Signal und wie die Leitung sich darauf auswirkt. > und wie das Eingangssignal und das Ausgangssignal? beides. Der erste Impuls ist der Eingangsimpuls und der Zweite ist das Echo von der Reflexion. Eingang und Ausgang spielen keine Rolle, weil die Wellen an jedem Punkt des Kabels messbar sind. > Welche Länge hat die Leitung? Spielt keine Rolle. Beim Fernsehen stören diese Reflexionen schon bei einem Meter Kabel. > Der Name deutet an, daß das Ende offen ist. Vermutlich, ja. > Da dort also kein Empfänger dran ist, ist das Bild rein akademisch. Die ganze Diskussion ist rein akademisch. Du hast nach der Theoretischen Erklärung gefragt. Darüber hinaus hast du empfehlungen für praktische Experimente erhalten und ich habe Dir Aufwirkungen gezeigt, die viele Menschen bereits erlebt haben. Ob und welcher Empfänger am Kabel angeschlossen ist, spielt keine Rolle. Es geht ausschließlich um die Leitung und ihre Abschlusswiderstände. > Mir geht es darum zu verstehen, was wirklich passiert. Du kannst es auch gerne laut heraus schreien. Aber wir können dir das Verstehen nicht abnehmen. Wenn Dir all diese Erklärungen nicht weiter helfen, dann würde ich dazu raten, es einfach als Tatsache hinzunehmen. Wie gesagt muss man nicht alles verstehen. Man kann Physikalische Zusammenhänge auch einfach als gegeben hinnehmen und ausnutzen. > Eine Signalüberhöhung, die von den Bodydioden geschluckt wird, > kann ich nicht als ein wirkliches Problem akzeptieren. Scheiß auf die Diode, um die geht es nicht. Die Welle wird sich mit anderen Signalen so überlappen, dass das Gemisch verzerrt wird (siehe die TV Bilder!). Und es wird in der Regel nicht zufällig sowohl vom Spannungspegel als auch vom zeitlichen Verlauf damit deckungsgleich sein. Wie soll das auch gehen, da die Welle ja rückwärts durch das Kabel läuft oder gar mehrmals hin und her. Ungefähr deckungsgleich mit dem Nutzsignal ist die Reflexion nur, wenn ihre Laufzeit durch das Kabel im Verhätlich zur Signalfrequenz winzig ist. Zum Beispiel: Ich lege 9V an das Kabel an, damit am anderen Ende eine Lampe aufleuchtet. Mangels Abschlusswiederstände wandert dabei eine Reflexion mehrmals hin und her. Bis diese Welle abgeklungen ist, vergehen wenige Nanosekunden (vielleicht auch Mikrosekunden, kommt auf die Kabellänge an). Das kann man an der Glühlampe nicht erkennen, da sie träge reagiert. Aber wenn du stattdessen eine LED nimmst und ein wirklich langes Kabel (z.B. 1km) wird die Reflexion schon dazu führen, daß die LED beim Ein- und Aus-Schalten flackert. Bei analogen Audio-Signalen (Telefon) und 10km Kabel kann man die Reflexionen bereits hören. Deswegen enthalten analoge Telefone auch eine sauber dimensionierte Schaltung zum Leitungsabschluss. Außer vielleicht die ganz billigen China Teile. Und beim TV reichen schon 1m falsches Kabel aus, um die Reflexionen zu sehen. Die Bilder hast du ja gesehen.
Eine Leitung besteht aus verteilten Elementen: ********************************************* R - Widerstand, G - Leitwert, C - Kapazität und L - Induktivität. Zusammenhänge zwischen Strom, Spannung, dR, dG, dC, dL und die Abhängigkeit vom Ort auf der Leitung wird durch die Leitungsgleichungen beschrieben. Das sind Differentialgleichungen und für sinusförmige Signale sind die Lösungen übersehbar. Link: https://e3.physik.uni-dortmund.de/~suter/Vorlesung/Elektronik_SS10/Skript/04_Leitungen.pdf
Danke für die vielen Infos :) Achim S. schrieb: > Im Bereich der Wellenleitung gilt deine Beschreibung nicht. Der liegt > dann vor, wenn die Laufzeit auf der Leitung nicht mehr kurz ist > gegenüber der Anstiegszeit des Signals an der Quelle. Für diesen Bereich > gilt nicht mehr, dass ein Kurzschluss am Ende der Leitung die Spannung > am Anfang der Leitung automatisch auf 0 legt. Denn in dem Bereich ist > die Spannung an unterschiedlichen Stellen der Leitung nicht identisch > (einfach weil die Welle erst von einer Stelle zur andern laufen muss, > ehe sich was angleichen kann). Das heißt, dass es möglich ist, in eine am Ende kurzgeschlossene Leitung (null Ohm) via Treiber einen Impuls hineiunzuschicken? Diese Vorstellung finde ich sehr exotisch. Ich kann mir nicht vorstellen, dass die Länge der Leitung ab einer bestimmten Länge dazu führt, dass der Anfang der Leitung von einem Kurzschluss am Ende nichts mehr mitbekommt. Die Leistung, die der Treiber erzeugt, müsste dann ja an dessen Innenwiderstand "verbrutzelt" werden, oder eben an der Leitung selbst. Sehr außergewöhnlich.
Die Infos sind wirklich sehr interessant. Man gewinnt den Eindruck, Strom verhält sich wie Wasser im Rohr. Die Spannung ist der Druck und die Wassermenge entspricht dem Strom. Wenn das in etwa so wäre, könnte man auch umgekehrt vom (bekannten) Verhalten des Wassers auf (unbekanntes) Verhalten des Stroms schließen. Jedenfalls gedanklich.
Ich dachte, du würdest ernsthaft technisch disutieren wollen, aber Stefan U. schrieb: > Ob und welcher Empfänger am Kabel angeschlossen ist, spielt keine Rolle. > Es geht ausschließlich um die Leitung und ihre Abschlusswiderstände. Na selbstverständlich spielt der Empfänger eine Rolle, er hat ja sicher einen Impedanz, einen Widerstand und ist damit Teil des Abschlußwiderstandes. Und ebenfalls spielt eine leitenden Bodydiode eine Rolle, sie hat auch eine Impedanz die parallel zum Abschlußwiderstand liegt. Ich gerate in Versuchung dir zu sagen, auch Dinge, auf die kein Ohnwert aufgedruckt ist, können einen Widerstand haben. Aber ich verkneif mir das mal. Stefan U. schrieb: > Scheiß auf die Diode, um die geht es nicht. Die Welle wird sich mit > anderen Signalen so überlappen, dass das Gemisch verzerrt wird (siehe > die TV Bilder!). Stefan U. schrieb: > Aber wenn du stattdessen eine LED nimmst und ein wirklich langes Kabel > (z.B. 1km) wird die Reflexion schon dazu führen, daß die LED beim Ein- > und Aus-Schalten flackert. Zur Ernsthaftigkeit würd ich auch rechnen, wenn du nicht ständig analoge und digitale Signale wie es dir grad passt durcheinader würfeln würdest. Ich hatte mich extra nur auf digitale Signale bezogen. Bei deinem digitalen Beispiel beziehst du nun plötzlich aber doch den Empfänger, hier eine LED, mit ein, der vorher keine Rolle gespielt hat. Und gerade hier vermute ich, daß nichts passiert, weil eine LED einen Widerstand im zwei bis dreistelligen Ohmbereich hat und damit gängige Leitungen recht gut terminiert. MfG Klaus
Ich habe keine Lust, mich mit Dir zu streiten. Das hilft niemandem weiter. Es wurde gefragt, ob man in eine am Ende kurzgeschlossene Leitung ein Signal einspeisen kann. Ja das geht, ab einer gewissen frequenzabhängigen Länge. Der Sender sieht nicht den Kurzschluss, sondern die Impedanz der Leitung.
Ellen95 schrieb: > Ich kann mir nicht vorstellen, dass die Länge > der Leitung ab einer bestimmten Länge dazu führt, dass der Anfang der > Leitung von einem Kurzschluss am Ende nichts mehr mitbekommt. Ist aber auch so, wenn du es dir nicht vorstellen kannst. Klar kriegt die Quelle am Anfang der Leitung etwas vom Kurzschluss am Ende der Leitung mit. Aber eben nicht sofort, sondern erst nach der Zeit, die der Strom (die Welle) bis zum Ende der Leitung braucht und wieder zurück. Schneller als Lichtgeschwindigkeit geht halt nicht. Klaus schrieb: > Mir geht es darum zu verstehen, was wirklich passiert. Eine > Signalüberhöhung, die von den Bodydioden geschluckt wird, kann ich nicht > als ein wirkliches Problem akzeptieren. Na dann untersuche halt, was wirklich passiert. Die Simulation in Beitrag "Re: Terminierung - Theorie und die PRAKTISCHE Begründung" hat offensichtlich keinen realen Chip am Leitungsende simuliert sondern eine möglichst einfache (ideale) Situation, damit man die grundlegenden Effekte bei der Reflexion möglichst einfach erkennen kann (darum ging es an der Stelle). Und sie sollte dazu anregen, eigene Untersuchungen mit LTSPice zu waren. Niemand verbeitet es, dort mal einen IC-Eingang an die Simulation anzuhängen. Klar sieht es mit einem Chip am Leitungsende anders aus als bei einem idealen offenen Ende. Und dann sieht es leider sogar noch jedesmal anders aus, je nachdem welcher konkrete Chip da sitzt. Je nach Eingangskapazität, Art der ESD-Diode (oder des 5V-toleranten Eingangs), parasitärer Induktivität des I-Gehäuses, .... Das alles lässt sich mich LTSpice prima unersuchen. Ich empfehle ein Augendiagramm, bei dem du mehrere Flanken auf die Reise schickst und betrachtest, wie sich die Reflektionen der vorherigen Flanken auf das Datenauge am Emfpänger auswirken.
Ellen95 schrieb: > Die Infos sind wirklich sehr interessant. Hallo Ellen, vielleicht hilft ein wenig dies Zusammenfassung: 1) Dein bisheriger Erfahrungshorizont mit Strom scheint Gleichstrom oder sehr niederfrequenter Wechselstrom zu sein. Alles was Du dort gelernt hast, sind die Regeln, die dort gelten und die scheinst du akzeptiert zu haben und anschaulich zu finden...aber beachte, auch sie sind Modelle für Dinge die Du nicht sehen kannst sondern nur indirekt messen kannst Aber sie sind für Dich plausibel. 2) die Frage die Du hier stellst ist aus einer anderen Ebene, die bei DC nicht vorkommt. Das sind Wellen. Schall ist Dir noch intuitiv (auch wenn Du es nicht begründen kannst) aber dies ist etwas total Neues. Wellen haben ein paar Eigenschaften die völlig anders sind als DC. a) Wellen wandern mit einer Geschwindigkeit (hier) längs eines Wellenleiters Wellen tragen Energie, einige Regeln von DC gelten auch hier, z.B. das Ohmsche Gesetz , aber es gilt nicht mehr global, sondern ortsabhängig im Wellenleiter an jedem Ort wo die Welle gerade ist ! Dieser Gedanke ist ungewohnt, macht aber die Ungereimtheiten für Dich auf, von denen Du berichtest! Alles was am Anfang eines Wellenleiters gilt , gilt in einiger Entfernung nur noch anders, die Welle (Energie) wandert ja! b) Wellen haben eine Geschwindigkeit, die vom Wellenleiter abhängt (der hat nämlich eine charakteristische Impedanz , das ist ein U/I pro Ort und ist immer gleich) und zu allem Übel auch davon wenn diese "hamonisch/passend zum Transport " Impedanz plötzlich geändert wird c) passiert eine solche Änderung muss die Energie der laufenden Welle "umgebaut werden", um sich an die neuen Randbdigungen (z.B. open oder short) anzupassen, dieser Vorgang heißt Reflektion, kennst Du im Extrem auch aus der Optik beim Spiegel, weniger stark bei Brechung an einer Linse, wo nur Teile reflektiert werden, die anderen gehen durch die Linse durch. Es gibt einen Sonderfall: ist der Abschluss an einem Wellenleiter gleich der charakteristischen Impedanz, dann weiß die Welle nicht, ob sie eine unendlich lange weitere Leitung vor sich hat oder eben diesen "Wellensumpf", sie läuft sich tot (wird in Wärme umgesetzt und verliert ihre Energie), kein Umbau der Welle nötig. Insofern ist es für dich jetzt wichtig, das Konzept einer Welle und ihrer Ausbreitung auf Wellenleitern, von dem Dir bekannten Konzept DC /(leichtes AC) auf Drähten unterscheiden zu lernen. Ja, das ist ähnlich wie beim Lernen bei Übergang von DC zu den anderen Regeln bei AC welche plötzlich komplexe Größen (Real- und Imaginärteil) benötigen, um immer noch die bekannten Denkformen anzuwenden. Zum Verständnis von Wellen brauchst Du ein von Dir akzeptiertes anderes Modell, als das was Du von DC her kennst. Ich hoffe das hilft ein wenig, neben den guten vielen Erklärungen hier im Forum was Wellen so alles machen können. EMU
Ich würde gerne ergänzen, das Wellen sowohl analoge als auch digitale Signale prinzipiell gleich beeinflussen. Nur reagieren analoge Empfänger auf verzerrte Signale anders als digitale. Im digitalen Umfeld gilt meistens, dass es entweder geht oder nicht. Im analogen Bereich gibt es dazwischen beliebig viele Zwischenstufen, wie die TV Bilder zeigen. Wenn ein digitales Signal hingegen zu stark verzerrt wird (z.B. HDMI) wird das ganze Bild auf einen Schlag unleserlich.
Stefan U. schrieb: > Klaus bist du Ellen95? Was soll das denn, Verschwörungstheorien? Ich bin Ellen95. Die Terminierung gehört weitgehend zu den Maßnahmen der Entstörung. Gestern habe ich noch ein wenig nachgelesen und bin auf die Begriffe der 'Signalmasse' auf der einen Seite und der 'Schirmmasse' (Schirmung) auf der anderen Seite gestoßen. Wußte ich auch noch nicht, dass man da Unterschiede machen kann. Es macht aber Sinn, zur Optimierung der Entstörung zwei verschiedene Massen zu verwenden.
Stefan U. schrieb: > Ob und welcher Empfänger am Kabel angeschlossen ist, spielt keine Rolle. > Es geht ausschließlich um die Leitung und ihre Abschlusswiderstände. Ich dachte schon, dass der Sender mit dem Empfänger abgestimmt sein muss. Schon die Art der Terminierung macht das doch erforderlich, oder nicht ? Seriell am SENDER terminiert macht den R am Empfänger überflüssig. Ich habe das jedenfalls so verstanden. Und bei serieller Terminierung darf es nur einen Empfänger geben. Wenn parallel terminiert wird, sind auch mehrere Empfänger bzw. ICs möglich. Was ich da noch nicht so richtig verstanden habe, ist die Größe der Widerstände und ob der Gesamtwiderstand (parallel aus Rs mehrerer Empfänger) auch eine Rolle spielt. Ich glaube, da ist noch viel zu lesen. Konkrete Beispiele mit Widerstandswerten sind im Internet leider absolute Mangelware. Auch wenn das vom Einzelfall abhängig ist, könnte man mal ein paar Beispiele (Einzelfälle) aufführen, mit Schaltplan. So wie das jetzt ist - Schaltpläne mit Rs ohne Wert - tappt jeder Anfänger völlig blind im Dunkeln und muss solange ausprobieren, bis es irgendwann klappt. Finde ich sehr unbefriedigend.
> Was soll das denn, Verschwörungstheorien? Ich bin Ellen95.
War doch nur eine Frage! Kalus hat ganz allgemein nach Signalen gefragt
und du hast das auf digitale Signale eingeschränkt. Da wir nun wissen,
daß du nicht Klaus bist, wäre es Klaus gegenüber unfair, wenn wir jetzt
nur noch über digitale Signale weiter diskutieren würden.
> Ich dachte schon, dass der Sender mit dem Empfänger abgestimmt sein > muss. Schon die Art der Terminierung macht das doch erforderlich, oder > nicht ? Ja sicher. Nachträglich umbauen (durch Einfügen von Widerständen) kann man nur in begrenztem Umfang. Es ging mir darum, daß dem Signal/der Welle egal ist, woher es kommt. Ob das ein digitales Logikgatter ist, oder ein Operationsverstärker, oder eine Antenne, oder was auch immer. Für die Ausbreitung des Signals im Kabel spielt das keine Rolle, sondern nur die Abschlusswiderstände und natürlich das Kabel selbst. In der Praxis sind die Abschlußwiderstände häufig jedoch nicht zwangsläufig Teil der Signalquelle bzw. Senke. > Seriell am SENDER terminiert macht den R am Empfänger überflüssig. Bei unidirektionalen Punkt-zu-Punkt Verbindungen ja, bei bidirektionalen Verbindungen oder bei Bussen nein. Siehe RS485. > Und bei serieller Terminierung darf es nur einen Empfänger geben. Nein. Konkretes Gegenbeispiel ist die Verteilung des Kabelfernsehens im Haus. Der Verstärker im Keller hat eine Ausgangsimpedanz von 75 Ohm (wirkt in Reihe zum Kabel), an der Stichleitungen hängen jedoch üblicherweise mehrere Teilnehmer. > Konkrete Beispiele mit Widerstandswerten sind im Internet leider > absolute Mangelware. Auch wenn das vom Einzelfall abhängig ist, > könnte man mal ein paar Beispiele (Einzelfälle) aufführen, mit > Schaltplan. Du diskutierst zu viel. Kauf Dir lieber ein Lehrbuch zum Thema und experimentiere. Du brauchst dazu nur wenig Equipment: Eine möglichst lange Rolle Kabel, ein Set Widerstände, einen Nadelimpulsgenerator (kann man mit einem Logi-IC selber bauen) und ein Oszilloskop. Das reicht schon. Nicht alle Informationen findet man kostenlos im Internet. Die Entdeckung, wie sich Signale in Kabeln ausbreiten und wie man damit richtig umgeht ist vor allem in der IT Branche welche das Internet aufgebaut hat noch relativ jung. Das zeigen die gottseidank inzwischen veralteten RS232 Schnittstellen, bei denen so ziemlich alles falsch gemacht wurde, was man falsch machen kann. Heute haben alle Computer Ethernet Anschlüsse, und das ist gut so, denn die sind technisch wesentlich besser gestaltet. Da hast auch direkt ein beispiel, das du googeln kannst. Zu Ethernet wirst du haufenweise Schaltpläne finden. Auch eine Suche nach RS485 und CAN mit der Bildersuche dürften schnell zu Beispielschaltungen führen. > Schaltpläne mit Rs ohne Wert ... Finde ich sehr unbefriedigend. Hängt halt vom jeweiligen Kabel ab. Wenn man da einen konkreten Wert angibt, muss man auch das zugehörige Kabel festlegen. Bei Ethernet ist das ja auch der Fall. Bei TV Antennen ebenfalls, und auch bei analogen Video Anschlüssen sind die Widerstände und die Impedanz der Kabel festgelegt. Was willst du denn, soll man Dir alles ganz persönlich aufbereiten und auf dem Silbertablett präsentieren? So läuft das nicht. Wenn diese Technik beherrscht, will damit Geld verdienen. Das ist tatsächlich kein Thema für Laien. Überlege Dir, wo du dich selbst da einordnest.
http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.19 http://www.ti.com/lit/an/sdya014/sdya014.pdf
Ellen95 schrieb: >Was ich da noch >nicht so richtig verstanden habe, ist die Größe der Widerstände und ob >der Gesamtwiderstand (parallel aus Rs mehrerer Empfänger) auch eine >Rolle spielt. Der Widerstand am Leitungsende muß einfach nur so groß sein wie der Wellenwiderstand der Leitung, ist doch ganz einfach zu verstehen. Beispiel: Das Kabel hat einen Wellenwiderstand von 50 Ohm. Der Empfänger hat eine Eingangsimpedanz von 100 Ohm. Dann muß der Terminierungswiderstand 100 Ohm sein. Die Parallelschaltung von zwei 100 Ohm-Widerständen ergibt 50 Ohm und damit ist das Kabel richtig abgeschlossen. Du schließt zwei Empfänger mit einer Eingangsimpedanz von 100 Ohm an, dann ist ein Terminierungswiderstand überflüssig.
Wie kann man den Wellenwiderstand berechnen? Dafür bräuchte man doch die Leitungsparameter, sprich, R, L, C, G.
Die größte Rolle spielt L' und C'. Die alleine sind allerdings nicht einfach zu berechnen. Es gibt Faustformeln, die kann man allerdings nur als Ansatz nehmen. Wenn man es genau braucht kommt man um Simulationen und Designiterationen nicht herum. Je nach dem um was es geht (Mikrostrip, Koaxial, etc.)
Stefan U. schrieb: > Es wurde gefragt, ob man in eine am Ende kurzgeschlossene > Leitung ein Signal einspeisen kann. Das wurde gefragt, ja. > Ja das geht, [...] Das stimmt. > Der Sender sieht nicht den Kurzschluss, sondern die Impedanz > der Leitung. Das stimmt aber leider nicht ganz. Richtig wäre: "Der Sender sieht nicht den Kurzschluss, sondern den mit der (doppelten elektrischen) Länge der Leitung TRANSFORMIERTEN Kurzschluss."
Ellen95 schrieb: > Das heißt, dass es möglich ist, in eine am Ende kurzgeschlossene > Leitung (null Ohm) via Treiber einen Impuls hineiunzuschicken? Na sicher. > Diese Vorstellung finde ich sehr exotisch. Dann findest Du auch die Vorstellung exotisch, dass sich ein Lichtblitz, der bei t=0 vom Mond abgeschickt wird, bei t=0.5s irgendwo im Weltraum zwischen Mond und Deinem Auge ist? > Ich kann mir nicht vorstellen, dass die Länge der Leitung ab > einer bestimmten Länge dazu führt, dass der Anfang der Leitung > von einem Kurzschluss am Ende nichts mehr mitbekommt. Das ist ja in dieser Form auch falsch. Die entscheidende Frage ist, WANN der Sender etwas vom Kurzschluss mitbekommt. Das kann natürlich frühestens der Fall sein, wenn die reflektierte Welle wieder beim Sender ankommt. Die Lichtgeschwindig- keit ist halt endlich; ein Meter Kabel macht über den Daumen 5ns. Die nächste Frage ist, WAS der Sender vom Kurzschluss sieht. Wenn Frequenz, Leitungslänge und Verkürzungsfaktor gerade passen, dass der Kurzschluss in einen Leerlauf transformiert wird, sieht der Sender (ab dem Moment, wo die rücklaufende Welle wieder beim Sender ankommt) natürlich einen Leerlauf. > Die Leistung, die der Treiber erzeugt, müsste dann ja an dessen > Innenwiderstand "verbrutzelt" werden, oder eben an der Leitung > selbst. Richtig. Das sind die beiden Möglichkeiten. Wenn eine verlustbehaftete Leitung SEHR lang ist, dann wird praktisch alle Leistung an der Leitung verbraten, und dem Sender ist tatsächlich egal, ob am anderen Ende Kurzschluss, Anpassung oder Leerlauf vorliegt.
Possetitjel schrieb: >> Die Leistung, die der Treiber erzeugt, müsste dann ja an dessen >> Innenwiderstand "verbrutzelt" werden, oder eben an der Leitung >> selbst. > > Richtig. Das sind die beiden Möglichkeiten. Das ist missverständlich; daher eine Ergänzung: Wenn das Kabel zufälligerweise gerade so transformiert, dass der Sender einen Kurzschluss sieht, wird die Leistung im Innenwiderstand des Senders verbraten. (Hoffentlich hält er das aus, der Sender.) Wenn das Kabel jedoch zufälligerweise so transformiert, dass der Sender (trotz Kurzschluss am anderen Ende) einen LEERLAUF sieht, gibt es gar keine Leistung zu verbraten, weil am Senderausgang zwar Spannung anliegt, aber (fast) kein Strom fließt. Die dritte Möglichkeit -- verlustbehaftete Leitung -- hatte ich schon genannt.
Trotz manch kluger (und manch weniger kluger) Antwort bleibt das Geschehen am Leitungsende tatsächlich etwas unanschaulich. Eine in diesem Zusammenhang unübliche Betrachtungsweise ist das Huygenssche Prinzip, wonach von jedem Punkt einer Welle wieder eine Elementarwelle ausgeht. Eine detaillierte Beschreibung würde hier zu weit führen, aber im Netz findet sich genug.
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