Hallo,
ich habe folgendes Problem:
Ich verwende ein digitals MEMS Mikrofon mit PDM Ausgang. Wenn ich das
ausgegebene Signal mittels Tastkopf am Oszilloskop betrachte, sieht es
vernüftig aus. verbinde ich es jedoch mit einem Koaxialkabel, treten
extreme Verzerrungen auf.
Koaxialkabel hat 50 Ohm Impedanz. Beim Oszi ist es egal, ob ich eins mit
50 Ohm Eingangsimpedanz oder im MOhm Bereich verwende.
Beigefügt ein Screenshot: gelb ist mit Tastkopf gemessen, rot mit
Koaxialkabel.
zur Zeitbasis: Das Signal ist ungefähr 150ns lang High
Amplitude: ungefähr 2,5V
Für die weitere Verarbeitung des Signals muss ich dieses zwangsläufig
via Koaxialkabel abgreifen. Hat jemand eine Idee, wie ich die Störung in
den Griff bekomme? Würde ein Operationsverstärker am Ausgang als
Impedanzwandler helfen?
Joachim B. schrieb:> irgendein Schmutzeffekt ist auch noch drin
Man sieht recht klar, dass da eine Reflexion drauf ist. Da fehlt
vermutlich (mindestens) der Abschlusswiderstand am Koax-Eingang. Denn es
reicht nicht, ein Kabel mit 50 Ohm zu nehmen, wenn die Quelle (und die
Senke) eine andere Impedanz haben.
> Würde ein Operationsverstärker am Ausgang als Impedanzwandler helfen?
Wahrscheinlich schon.
Lothar M. schrieb:> Man sieht recht klar, dass da eine Reflexion drauf ist. Da fehlt> vermutlich (mindestens) der Abschlusswiderstand am Koax-Eingang.
jetzt sehe ich das auch :) ändert aber nicht wenn die pF/m auch nicht
passen, Oszi-Kabel haben i.d.R. recht wenig davon.
Lothar M. schrieb:> Joachim B. schrieb:>> irgendein Schmutzeffekt ist auch noch drin> Man sieht recht klar, dass da eine Reflexion drauf ist. Da fehlt> vermutlich (mindestens) der Abschlusswiderstand am Koax-Eingang. Denn es> reicht nicht, ein Kabel mit 50 Ohm zu nehmen, wenn die Quelle (und die> Senke) eine andere Impedanz haben.
absolut richtig, die Abschlussimpedanz passt nicht.
andi schrieb:> bsolut richtig, die Abschlussimpedanz passt nicht.
Nein, die Quellimpedanz ist zu groß, etwa bei der doppelten
Kabelimpedanz. Die Abschlussimpedanz ist vermutlich nahe an 'open', weil
letztlich fast der volle Pegel erreicht wird.
HildeK schrieb:> Nein, die Quellimpedanz ist zu groß, etwa bei der doppelten> Kabelimpedanz. Die Abschlussimpedanz ist vermutlich nahe an 'open', weil> letztlich fast der volle Pegel erreicht wird.
und deswegen (abgesehen von der Reflektion am offenen Ende) ist es eher
ein Tiefpass, R oder C zu hoch, Zeitkonstante zu groß und ähnelt einer
Ladekurve nach e-Funktion mit der Reflektion als Störung.
Joachim B. schrieb:> und deswegen (abgesehen von der Reflektion am offenen Ende) ist es eher> ein Tiefpass
Ich glaube nicht, dass man das so sagen kann/darf.
Tiefpassverhalten zeigt eine reale Leitung schon, aber das kann den
Effekt bei einem recht kurzen Stück Leitung (1m, 1.5m) gar nicht
hervorrufen. Außer der TO hat im 10GHz-Bereich gemessen.
Immer wenn man von einer Leitung redet, sind die Begriffe C und L nicht
korrekt, sondern nur die Beläge( L', C', R', G'). Das gibt dann keinen
Tiefpass im klassischen Sinn. Es ist eine Leitung, die hat einen Belag
und keine festen Bauelemente. Jede Konversion von den Belägen auf
konzentrierte Bauelemente führt zu Fehlinterpretationen.
Wir sehen in dem Bild Reflexionen, weil beide Seiten fehlangepasst sind.
Aus dem Verlauf der roten Kurve kann man entnehmen, dass das Ende
hochohmig ist und am Anfang die Kurve ca. 60% des Endwerts beträgt, also
hat auch die Quelle keine 50Ω, sondern mindestens 80Ω.
fragender schrieb:> Würde ein Operationsverstärker am Ausgang als> Impedanzwandler helfen?
Ja, einer, der im Stande ist, die 50Ω zu treiben und der einen
Ausgangswiderstand von 50Ω bekommen muss. Und einen Abschluss am Ende,
ebenfalls mit 50R, vervollständigt das ordentliche Signal dann noch.
Außerdem sollte er sehr schnell sein, sonst werden deine PDM-Pulse keine
mehr sein ...
Vielleicht würden die vier Buffer in einem HC125 parallel geschaltet
dein Problem bereits lösen, jedem Ausgang 200R in Reihe und deren
anderes Ende verbinden und auf die Leitung gehen.
Wenn du Kabel mit anderer Impedanz hast, müssen die Zahlen entsprechend
angepasst werden - logisch!
Joachim B. schrieb:> abgesehen von der Reflektion am offenen Ende
Moment mal, ein Koaxkabel an einem Oszi Eingang ist doch kein "offenes"
Ende?
Der Oszi Eingang hat doch 50 Ohm, oder verpass ich da gerade was?
Der Andere schrieb:> Moment mal, ein Koaxkabel an einem Oszi Eingang ist doch kein "offenes"> Ende?> Der Oszi Eingang hat doch 50 Ohm, oder verpass ich da gerade was?
Er hat 50R, wenn man das explizit einschaltet; geht aber nicht bei
allen.
Ansonsten hat er 1MegΩ, was für die 50Ω-Leitung und auch für den etwas
fehlangepassten Innenwiderstand der Quelle als 'offen' anzusehen ist.
fragender schrieb:> vernüftig aus. verbinde ich es jedoch mit einem Koaxialkabel, treten> extreme Verzerrungen auf.
Wurde ja schon erklärt, du hast hier eine Fehlanpassung des
Quellwiderstands an das Koaxkabel.
> Koaxialkabel hat 50 Ohm Impedanz. Beim Oszi ist es egal, ob ich eins mit> 50 Ohm Eingangsimpedanz oder im MOhm Bereich verwende.
Naja, Egal ist es nicht, denn bei 50 Ohm am Oszi darfst du keine
Reflektionen erzeugen und dein Signal müßte sauber sein. Allerdings geht
dann der Ausgangspegel in die Knie, denn die meisten Digitalausgänge
können 50 Ohm nicht treiben.
> Für die weitere Verarbeitung des Signals muss ich dieses zwangsläufig> via Koaxialkabel abgreifen. Hat jemand eine Idee, wie ich die Störung in> den Griff bekomme? Würde ein Operationsverstärker am Ausgang als> Impedanzwandler helfen?
Nö, denn du hast je ein Digitalsignal und die normalen OPVs sind eher
lahm. Und ein Megahertzmonster willst du auch nicht bändigen. Das
Zauberwort lautet Serienterminierung. Siehe Wellenwiderstand. Wenn
dein Sensor dafür zu schwach ist, schalte einfach ein normales
Digitalgatter dahinger, z.B. 74HC04. Die haben bei 5V von Hause aus ca.
50 Ohm Ausgangswiderstand. GGf. kann man auch mehrere Gatter parallel
schalten, aber das ist eher selten nötig, schon gar nicht hier.
HildeK schrieb:> andi schrieb:>> bsolut richtig, die Abschlussimpedanz passt nicht.>> Nein, die Quellimpedanz ist zu groß, etwa bei der doppelten> Kabelimpedanz. Die Abschlussimpedanz ist vermutlich nahe an 'open', weil> letztlich fast der volle Pegel erreicht wird.
Sage ich doch, die Abschlussimpedanz passt nicht.
andi schrieb:> Sage ich doch, die Abschlussimpedanz passt nicht.
Mit Abschluss meinst du den am Ende der Leitung - so mein Verständnis.
Wenn die Terminierung auf Seiten der Quelle stimmt, dann hat bei
falscher Abschlussimpedanz am Ende das Signal nur einen falschen Pegel,
keine solchen Verzerrungen.
Daher meine Korrektur, das Problem liegt in der Quellimpedanz.
verzerrung.png
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