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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Koax 50 Ohm Impedanz anpassung


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von manu (Gast)


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Hallo

So ganz klar ist mir das noch nicht, und finde keine befriegende Antwort 
die mir das noetige aha gibt.

Ein Koax Kabel hat (sofern er als solches bezeichnet wird) 50 Ohm 
Impedanz, welche von der Laenge unabhaengig ist.

Folgendes szenario:
Ich will 50 Mhz von einem FG an einen OP uebertragen.
Mein FG stelle ich auf 50 Ohm Ausgansimpedanz.
Dann kommt das Koax, ebenfalls mit 50 Ohm Impedanz.
Und zu guter letzt mein OP (welcher einen sehr hohen Eingangswiderstand 
hat). Muss ich vor dem OP noch ein 50 Ohm Widerstand gegen Masse 
schalten ?

Danke

von Egon D. (egon_d)


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manu schrieb:

> Folgendes szenario:
> Ich will 50 Mhz von einem FG an einen OP uebertragen.
> Mein FG stelle ich auf 50 Ohm Ausgansimpedanz.
> Dann kommt das Koax, ebenfalls mit 50 Ohm Impedanz.
> Und zu guter letzt mein OP (welcher einen sehr hohen
> Eingangswiderstand hat). Muss ich vor dem OP noch ein
> 50 Ohm Widerstand gegen Masse schalten ?

Ja.

Begründung: Der WELLENWIDERSTAND des Koax-Kabels ist
nur solange relevant, wie sich die WELLE fortpflanzt.
Am Ende des Koax-Kabels kann die Welle aber nirgenwo
mehr hin -- also muss hilfsweise ein ohmscher Widerstand
die Energie aufnehmen. Der OPV ist nicht geeignet; dessen
Widerstand ist viel zu hoch.

von P. S. (namnyef)


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Wenn du Reflexionen verhindern willst, ja.

von manu (Gast)


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Also darf ich - solange keine andere Beschaltung an den Eingaengen des 
OP ist, IMMER ein 50 Ohm Widerstand gegen Masse schalten ?!

Wie sieht es am Ausgang aus, da muesste ich am Ausgang des OPs einen 
Serienwiderstand zum Coax Kabel setzen so dass die Ausgangsimpedanz 
insgesamt (OP Ausgangs Impedanz + Serienwiderstand) = 50 Ohm wird ?

von hinz (Gast)


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manu schrieb:
> Wie sieht es am Ausgang aus, da muesste ich am Ausgang des OPs einen
> Serienwiderstand zum Coax Kabel setzen so dass die Ausgangsimpedanz
> insgesamt (OP Ausgangs Impedanz + Serienwiderstand) = 50 Ohm wird ?

Ja.

von Thomas (Gast)


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manu schrieb:
> Also darf ich - solange keine andere Beschaltung an den Eingaengen
> des
> OP ist, IMMER ein 50 Ohm Widerstand gegen Masse schalten ?!

Nein deine Quelle muss die 50Ohm natürlich auch treiben können, der 
Strom ist nicht unerheblich. Du kannst aber auch zB 47Ohm und einen Cap 
in Serie verwenden. Dann hast du keine dc-komponente mehr. Hängt 
natürlich von der Frequenz ab.
>
> Wie sieht es am Ausgang aus, da muesste ich am Ausgang des OPs einen
> Serienwiderstand zum Coax Kabel setzen so dass die Ausgangsimpedanz
> insgesamt (OP Ausgangs Impedanz + Serienwiderstand) = 50 Ohm wird
Pauschal nicht. Dann hast halt Reflexionen zwischen dem Opv Ausgang und 
dem Anfang des Kabels, stört das? Außerdem, hat der Opv überhaupt einen 
kleinere Ausgangsimpedanz als 50Ohm?

von manu (Gast)


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Thomas schrieb:
> Nein deine Quelle muss die 50Ohm natürlich auch treiben können, der
> Strom ist nicht unerheblich. Du kannst aber auch zB 47Ohm und einen Cap
> in Serie verwenden. Dann hast du keine dc-komponente mehr. Hängt
> natürlich von der Frequenz ab.

Ja das habe ich vergessen zu schreiben - sofern der FG auch auf 50 Ohm 
Ausgangsimpedanz schalten kann. Ok also so dass quasi die 50 Ohm 
Impedanz als Filter fungiert ?


>> Wie sieht es am Ausgang aus, da muesste ich am Ausgang des OPs einen
>> Serienwiderstand zum Coax Kabel setzen so dass die Ausgangsimpedanz
>> insgesamt (OP Ausgangs Impedanz + Serienwiderstand) = 50 Ohm wird
> Pauschal nicht. Dann hast halt Reflexionen zwischen dem Opv Ausgang und
> dem Anfang des Kabels, stört das? Außerdem, hat der Opv überhaupt einen
> kleinere Ausgangsimpedanz als 50Ohm?

Reflexionen sind doch ungewollt. Gibt einige OPs die eine interne 
Ausgangsimpedanz kleiner als 10 Ohm haben

Mir geht es ums Prinzip, um das Kochrezept zu verstehen.
=> Der FG MUSS bei HF seine 50 Ohm Ausgangsimpedanz eingeschaltet haben 
und MUSS 50 Ohm Impedanz am Ende "sehen"  ?
=> Das Oszi MUSS bei HF sein Eingangswiderstand auf 50 Ohm eingestellt 
haben und muss ebenso eine 50 Ohm Impedanz Quelle sehen ?

Was ist dann mit dem Coax seiner Impedanz? Wo kann ich mir diese 
Impedanz schematisch in einem Schaltplan vorstellen?

von hinz (Gast)


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manu schrieb:
> Was ist dann mit dem Coax seiner Impedanz? Wo kann ich mir diese
> Impedanz schematisch in einem Schaltplan vorstellen?

https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsbel%C3%A4ge

von Helmut S. (helmuts)


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Wenn der Ausgangswiderstand des Generators exakt gleich der Impedanz des 
Kabels ist, dann kommt auch mit beliebigem ohmschem Abschlusswiderstand 
ein sauberes Signal am Opamp an.

Simuliere das doch mal mit LTspice mit unterschiedlichen Widerständen, 
z. B. Generatorwiderstand 50Ohm, 47Ohm und Kabel 50Ohm, 51Ohm und mit 
verschiedenen Abschlusswiderständen (50Ohm, unendlich). Zusätzlich 
kannst du ja noch eine Kapazität am Empfängereingang hinzufügen.

Im Anhang sind die Dateien für eine Simulation mit LTspiceXVII.
.asc Schaltplan
.plt Plotsetting

: Bearbeitet durch User
von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

manu schrieb:
> Was ist dann mit dem Coax seiner Impedanz? Wo kann ich mir diese
> Impedanz schematisch in einem Schaltplan vorstellen?

Was ist mit den Dativ seinem Fall? ;-)

Der Wellenwiderstand einer Leitung ist der Widerstand, den du misst, 
wenn die Leitung sooo lange ist, das es fuer dich am einen Ende wurscht 
ist, was am anderen Ende passiert oder was an der Leitung dranhaengt. 
Das ist nicht ganz so mathematisch wie die Sache mit den 
Leitungsbelaegen.

Gruss
WK

von manu (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Wenn der Ausgangswiderstand des Generators exakt gleich der
> Impedanz des
> Kabels ist, dann kommt auch mit beliebigem ohmschem Abschlusswiderstand
> ein sauberes Signal am Opamp an.

Danke Helmut, super! Also fasse ich zusammen:
-bei hoher Eingansimpedanz fuehrt eine zusaetzliche 50 Ohm Terminierung 
nur dazu dass ich die Haelfte der Spannung abbekomme. (also perfekte 
Anpassung)
-bei niedriger Eingansimpedanz ist es besser den Terminierungswiderstand 
so anzupassen dass das Koax Kabel quasi 50 Ohm "sieht".
Ist das richtig?


Nur um das nochmal

von manu (Gast)


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..Nur um das nochmal kurzzufasen: ist das dritte Bild (esb) richtig ?

von Egon D. (egon_d)


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manu schrieb:

> Also darf ich - solange keine andere Beschaltung
> an den Eingaengen des OP ist, IMMER ein 50 Ohm
> Widerstand gegen Masse schalten ?!

DÜRFEN darfst Du, natürlich. Ja. Wenn Du Wert auf
Abwesenheit von Reflexionen legst, dann solltest
Du das auch tun.


> Wie sieht es am Ausgang aus, da muesste ich am
> Ausgang des OPs einen Serienwiderstand zum Coax
> Kabel setzen so dass die Ausgangsimpedanz insgesamt
> (OP Ausgangs Impedanz + Serienwiderstand) = 50 Ohm
> wird ?

MÜSSEN musst Du nicht. Du darfst aber.

Die Regel ist eigentlich einfach: Jede Leitung sollte
wenigstens auf EINER Seite angepasst sein. Am einfachsten
ist es, wenn der Ausgang angepasst ist, weil dann gar
keine Reflexionen auftreten.
Passt man den Eingang der Leitung an, nicht aber den
Ausgang, dann treten zwar Reflexionen auf -- sie stören
aber nicht, weil die rücklaufende Welle in der Anpassung
am Eingang verschwindet.
Am robustesten ist es, wenn beide Seiten ungefähr angepasst
sind, weil dann die ohnehin schwache rücklaufende Welle
weitgehend vom Abschluss am Eingang absorbiert wird.

Wenn beide Seiten fehlangepasst sind, ist das ärgerlich,
weil dann Beulen und Zacken im Signal auftreten, die da
nicht hingehören.

von Helmut S. (helmuts)


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> -bei niedriger Eingansimpedanz ist es besser den Terminierungswiderstand
so anzupassen dass das Koax Kabel quasi 50 Ohm "sieht".
Ist das richtig?

Das Ausgangssignal sieht immer dann ideal aus, wenn mindestens eine 
Seite exakt 50Ohm hat.

Es hängt jetzt einfach davon ab wie genau die 50Ohm des 
Funktionsgenerators sind. Zumindest bei den preiswerten FGs hat der 
Ausgangswiderstand (nominal 50Ohm) eine Toleranz von +/-10%. Da hilft 
dann ein präziser 50Ohm Abschluss um das beste Signal am Empfänger zu 
bekommen.

von manu (Gast)


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Egon D. schrieb:
> Die Regel ist eigentlich einfach: Jede Leitung sollte
> wenigstens auf EINER Seite angepasst sein. Am einfachsten
> ist es, wenn der Ausgang angepasst ist, weil dann gar
> keine Reflexionen auftreten.

Helmut S. schrieb:
> Das Ausgangssignal sieht immer dann ideal aus, wenn mindestens eine
> Seite exakt 50Ohm hat.
>
> Es hängt jetzt einfach davon ab wie genau die 50Ohm des
> Funktionsgenerators sind. Zumindest bei den preiswerten FGs hat der
> Ausgangswiderstand (nominal 50Ohm) eine Toleranz von +/-10%. Da hilft
> dann ein präziser 50Ohm Abschluss um das beste Signal am Empfänger zu
> bekommen.

Hm.. Beispiel im Anhang. Falls der FG keine genaue 50 Ohm 
Ausgansimpedanz hat, und ich aber meine Impedanz der Schaltung auf 50 
Ohm anpasse, bekomme ich laut Simulation(FG=47Ohm zBsp, rote Linie) aber 
kein sauberes Signal. Die Amplitude ist "irgendetwas" wegen den 
vorhandenen Reflexionen ?! Ich dachte, dass sobalt eine Seite angepasst 
waere, sollte das klappen? Vorallem habe ich ja keinen Einfluss auf die 
Impedanz des FG

von Andreas M. (andreas_m62)


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Helmut S.,

kannst du bitte zwischen Wert und Maßeinheit ein Leerzeichen setzen?
Das liest sich besser.

Danke.

von HildeK (Gast)


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manu schrieb:
> Hm.. Beispiel im Anhang. Falls der FG keine genaue 50 Ohm
> Ausgansimpedanz hat, und ich aber meine Impedanz der Schaltung auf 50
> Ohm anpasse, bekomme ich laut Simulation(FG=47Ohm zBsp, rote Linie) aber
> kein sauberes Signal. Die Amplitude ist "irgendetwas" wegen den
> vorhandenen Reflexionen ?!

Ein sauberes Signal hast du schon. Nur eine abweichende Amplitude, denn 
letzlich bildet der Quellwiderstand und der Abschlußwiderstand einen 
Spannungsteiler.
Bei Refexionen ist die Flanke mit Treppen oder Überschwingern versehen, 
je nachdem, in welche Richtung die Terminierungswiderstände vom Sollwert 
abweichen.

von Helmut S. (helmuts)


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manu schrieb:
> Egon D. schrieb:
>> Die Regel ist eigentlich einfach: Jede Leitung sollte
>> wenigstens auf EINER Seite angepasst sein. Am einfachsten
>> ist es, wenn der Ausgang angepasst ist, weil dann gar
>> keine Reflexionen auftreten.
>
> Helmut S. schrieb:
>> Das Ausgangssignal sieht immer dann ideal aus, wenn mindestens eine
>> Seite exakt 50Ohm hat.
>>
>> Es hängt jetzt einfach davon ab wie genau die 50Ohm des
>> Funktionsgenerators sind. Zumindest bei den preiswerten FGs hat der
>> Ausgangswiderstand (nominal 50Ohm) eine Toleranz von +/-10%. Da hilft
>> dann ein präziser 50Ohm Abschluss um das beste Signal am Empfänger zu
>> bekommen.
>
> Hm.. Beispiel im Anhang. Falls der FG keine genaue 50 Ohm
> Ausgansimpedanz hat, und ich aber meine Impedanz der Schaltung auf 50
> Ohm anpasse, bekomme ich laut Simulation(FG=47Ohm zBsp, rote Linie) aber
> kein sauberes Signal. Die Amplitude ist "irgendetwas" wegen den
> vorhandenen Reflexionen ?! Ich dachte, dass sobalt eine Seite angepasst
> waere, sollte das klappen? Vorallem habe ich ja keinen Einfluss auf die
> Impedanz des FG


Das Signal sieht doch super aus. Es hat keinerlei Überschwinger oder 
Unterschwinger. Natürlich ist die Spannung am Empfänger nicht exakt U/2 
sondern

Uempfänger = U*50Ohm/(50Ohm+Rsender)

: Bearbeitet durch User
von manu (Gast)


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Oh stimmt ja. Dann wuerde es doch Sinn machen, den FG NICHT auf 50 Ohm 
Ausgangsimpedanz zu schalten sondern auf HI-Z, sodass ich mich nur noch 
auf meine 50 Ohm Anpassung in meiner Schaltung verlassen kann?!

Somit erspare ich mir ja den ungenauen Spannungsteiler

Sehe ich das richtig?

von Helmut S. (helmuts)


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manu schrieb:
> Oh stimmt ja. Dann wuerde es doch Sinn machen, den FG NICHT auf 50 Ohm
> Ausgangsimpedanz zu schalten sondern auf HI-Z, sodass ich mich nur noch
> auf meine 50 Ohm Anpassung in meiner Schaltung verlassen kann?!
>
> Somit erspare ich mir ja den ungenauen Spannungsteiler
>
> Sehe ich das richtig?

Die Einstellung Hi-Z bewirkt normalerweise nur, dass die eingestellte 
Amplitude so berechnet wird, als hättest du keinen Abschlusswiderstand. 
Der Generator hat unabhängig davon immer 50Ohm Ausgangswiderstand.

Bedenke, dass der Ausgangswiderstand 50Ohm +/-10% beträgt. Damit ergibt 
sich ein unerwünschter Überschwinger/Unterschwinger, wenn man keinen 
genauen 50Ohm Abschluss hat.

: Bearbeitet durch User
von manu (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Die Einstellung Hi-Z bewirkt normalerweise nur, dass die eingestellte
> Amplitude so berechnet wird, als hättest du keinen Abschlusswiderstand.
> Der Generator hat unabhängig davon immer 50Ohm Ausgangswiderstand.
>

Oh wow!! Hab eben zu dem Thema recherchiert, richtig interessant! Heute 
hab ich viel dazu gelernt, vielen Dank Helmut und an alle anderen auch!
Ich frage mich nur wo meine Gedanken waehrend dem Studium waren!

lG

von manu (Gast)


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Aber: wenn der FG bereits immer 50 Ohm als Ausgangsimpedanz hat, dann 
braucht man diese ganze Anpassung doch nicht? Oder nur weil nicht 
garantiert werden kann dass der FG genau 50 Ohm besitzt wie das Koax ?

von Mohandes H. (mohandes)


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manu schrieb:
> dann braucht man diese ganze Anpassung doch nicht?

Was heißt 'diese ganze Anpassung'? Du möchtest bei höheren Frequenzen 
(50 MHz) arbeiten und benutzt eine 50-Ohm-Leitung. Einfach an beiden 
Seiten mit dem Wellenwiderstand abschließen und Du hast saubere Signale!

Ob 47 oder 50 Ohm ist nicht so wichtig, hängt halt davon ab wie gut das 
Signal übertragen werden soll.

: Bearbeitet durch User
von Ralph B. (rberres)


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manu schrieb:
> Ein Koax Kabel hat (sofern er als solches bezeichnet wird) 50 Ohm
> Impedanz, welche von der Laenge unabhaengig ist.

Der Wellenwiderstand eines Koaxkabels hängt von dem Verhältnis 
Innendurchmesser des Ausenleiters und Ausendurchmesser des 
Innenleitersb, sowie der Dielektrikumskonstante des Isoliermaterials 
zwischen Innen und Ausenleiter ab. Die Länge des Kabels ist hier 
unerheblich.

Es gibt Koaxkabel mit verschiedene Wellenwiderstände.

Das RG58 hat z.B. 50 Ohm. Das RG59 75 Ohm. ( es gibt noch Koaxkabel mit 
anderen Wellenwiderstände ).

Damit das Signal ( insbesonders Signale mit hohen Frequenzen oder 
Flankensteilheit ) unverfälscht übertragen werden, sollte das Koaxkabel 
sowohl am Anfang , als auch am Ende mit einen rein ohmschen Widerstand 
abgeschlossen sein, dessen Wert dem Wellenwiderstand des Kabels 
entspricht.

Das kann am Eingang eines hochohmigen Verstärkers ein 50 Ohm Widerstand 
gegen Masse sein ( wobei meist noch eine kleine parasitäre Kapazität im 
pF Bereich vorhanden ist, welche die Anpassung nicht ideal macht, aber 
meistens noch nicht störend ist ).

Der Ausgang eines ( in der Regel ) gegengekoppelten Verstärkers hat 
meist einen Innenwiderstand der maximal im einstelligen Ohmbereich liegt 
( bedingt durch die Gegenkopplung ). Diesen Ausgang muss man einen 
ohmschen Widerstand in Reihe schalten, dessen Wert so bemessen ist, das 
der Reihenwiderstand plus der Innenwiderstand des Verstärkers 50 Ohm 
ergibt.

So wird das mit Funktionsgeneratoren, aber auch mit HF Signalgeneratoren 
gehandhabt. Hier ist der Reihenwiderstand Bestandteil des Gerätes.

Das heist die Leerlaufspannung der Quelle ist immer doppelt so hoch, als 
wenn er mit 50 Ohm abgeschlossen wird.

In HF  und Messaufbauten und Sendertechnik hat sich eine Systemimpedanz 
von 50 Ohm eingebürgert, in Videosystemen und Empfangssystemen in der 
Konsumtechnik sind es 75 Ohm.

Das liegt daran das ein 50 Ohm Kabel bei gleichen Abmessungen bei 50 Ohm 
die höchste Belastbarkeit hat, aber bei 75 Ohm die geringste Dämpfung 
hat.

In den 60ger Jahren gab es mal einen Kompromis zwischen beiden mit 60 
Ohm Systemimpedanz. Das wurde damals sowohl von Sendern , als auch von 
Empfangsanlagen sowohl kommerziell als auch in  der Konsumtechnik 
benutzt.



Im NF-Gebiet gab es auch 600 Ohm welche seine Historie in den Anfängen 
des Fernmeldewesens hatte.

Ich hoffe das sämtliche Klarheeiten beseitigt sind.

Ralph Berres

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

manu schrieb:
> Ich frage mich nur wo meine Gedanken waehrend dem Studium waren!
Hmm - gute Frage :-)

manu schrieb:
> Aber: wenn der FG bereits immer 50 Ohm als Ausgangsimpedanz hat, dann
> braucht man diese ganze Anpassung doch nicht?

Du musst selber wissen ob du "diese ganze Anpassung" fuer deinen Fall 
gerade brauchst. Man kann auch mit Fehlanpassung erwuenschte Effekte 
erzielen, z.b. Impedanztransformationen, Filter,...

Gruss
WK

von Michael Gugelhupf (Gast)


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manu schrieb:
> Folgendes szenario:
> Ich will 50 Mhz von einem FG an einen OP uebertragen.

Weil es noch niemand erwähnt hat:

50 MHz ≙ 6 m Wellenlänge

Wenn die 50 MHz die höchste Frequenz in deinem Signal sind (z.B. ein 50 
MHz Sinus, im Gegensatz zu einem 50 MHz Rechteck) und wenn die 
Leitungslängen (am besten deutlich) unter der Wellenlänge liegen, dann 
kannst du dir den HF-Zauber sparen.

von Helmut S. (helmuts)


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manu schrieb:
> Aber: wenn der FG bereits immer 50 Ohm als Ausgangsimpedanz hat, dann
> braucht man diese ganze Anpassung doch nicht? Oder nur weil nicht
> garantiert werden kann dass der FG genau 50 Ohm besitzt wie das Koax ?

Leider haben die Generatoren keine genauen 50Ohm. Jetzt hängt es davon 
ab wieviel frequenzbhängigen Fehler du akzeptierst.

: Bearbeitet durch User
von Ralph B. (rberres)


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Helmut S. schrieb:
> Leider haben die Generatoren keine genauen 50Ohm. Jetzt hängt es davon
> ab wieviel frequenzbhängigen Fehler du akzeptierts.

Sind aber in der Regel ausreichend genau zumindest bei 50MHz.

Wichtig ist es an der Senke ( also am Ende des Kabels ) mit 50 Ohm 
abzuschließen.

Michael Gugelhupf schrieb:
> Wenn die 50 MHz die höchste Frequenz in deinem Signal sind (z.B. ein 50
> MHz Sinus, im Gegensatz zu einem 50 MHz Rechteck) und wenn die
> Leitungslängen (am besten deutlich) unter der Wellenlänge liegen, dann
> kannst du dir den HF-Zauber sparen.

Es hat sich eingebürgert, das die Länge des Signalweges ein zwanzigstel 
der Wellenlänge des Signales nicht überschreiten soll, wenn man auf eine 
Anpassung verzichten will. Bei 50MHz sind das 30cm * dem 
Verkürzungsfaktor von 0,66 bei dem Kabel RG58 also 20cm. Das ist nicht 
besonders lang.

Messkabel sind bei mir in der Regel 1m lang. Da werden ( auch Amplituden 
) Fehler schon sehr sichtbar, und nur schwer kalkulierbar.

Ralph Berres

von Helmut S. (helmuts)


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Helmut S. schrieb:
> manu schrieb:
>> Aber: wenn der FG bereits immer 50 Ohm als Ausgangsimpedanz hat, dann
>> braucht man diese ganze Anpassung doch nicht? Oder nur weil nicht
>> garantiert werden kann dass der FG genau 50 Ohm besitzt wie das Koax ?
>
> Leider haben die Generatoren keine genauen 50Ohm. Jetzt hängt es davon
> ab wieviel frequenzbhängigen Fehler du akzeptierst.

Ein Problem habe ich vergessen zu erwähnen. Wenn man am Ende der Leitung 
nicht abschließt, dann sieht der Generator bei der Leitungslänge 
lambda/4 und bestimmten Vielfachen davon einen satten Kurzschluss. Das 
kann den Verstärker überlasten. Das wäre bei 50Mhz bei einer Kabellänge 
von ca. 1m.
Siehe Simulation. Bei 1m Kabellänge ist V(in) fast 0V. Da sieht der 
Generator einen satten Kurzschluss.
Empfehlung: Mach unbedingt einen 50Ohm Abschlusswiderstand an deinen 
Opampeingang.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Das
> kann den Verstärker überlasten. Das wäre bei 50Mhz bei einer Kabellänge
> von ca. 1m.

Das ist natürlich richtig.
Ein guter Funktionsgenerator wird das aber aushalten. Und: auch bei 
(ungeraden?) Vielfachen der Frequenz wird es wieder zu der 
Transformation Leerlauf ←→ Kurzschluss kommen.
Und bei andere Leitungslängen tritt es bei anderen Frequenzen auf.

von Carlo (Gast)


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.. dann wird es einfacher mit SmithC weiter anzupassen und zu rechnen...
http://www.ae6ty.com/Smith_Charts.html
auch können unterschiedlichen Kabel-Typen direkt aufgerufen und 
berücksichtigt werden ....
Beitrag "Re: Matching mit einfachem Analyzer / Punkt in Smith Chart einzeichnen"

von Carlo (Gast)


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von Ralph B. (rberres)


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HildeK schrieb:
> Das ist natürlich richtig.
> Ein guter Funktionsgenerator wird das aber aushalten. Und: auch bei
> (ungeraden?) Vielfachen der Frequenz wird es wieder zu der
> Transformation Leerlauf ←→ Kurzschluss kommen.
> Und bei andere Leitungslängen tritt es bei anderen Frequenzen auf.

Das ist vollkommen richtig.

Carlo schrieb:
> .. dann wird es einfacher mit SmithC weiter anzupassen und zu rechnen...
> http://www.ae6ty.com/Smith_Charts.html
> auch können unterschiedlichen Kabel-Typen direkt aufgerufen und
> berücksichtigt werden ....
> Beitrag "Re: Matching mit einfachem Analyzer / Punkt in Smith Chart
> einzeichnen"

Und noch einfacher wird es wenn man das Ende des Koaxkabels mit 50 Ohm 
terminiert, wie man es eigentlich prinziepiell machen sollte. Es sei 
denn es handelt sich wirklich um NF unter 100KHz.

Ralph Berres

von 123 (Gast)


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Und daran denken, dass ein Kabel aus Hin- und Rückleiter besteht -> 
doppelte Länge bzw. für stehende Wellen Betrachtung ab Hälfte der 
physikalischen One-Way-Kabellänge

von Helmut S. (helmuts)


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123 schrieb:
> Und daran denken, dass ein Kabel aus Hin- und Rückleiter besteht ->
> doppelte Länge bzw. für stehende Wellen Betrachtung ab Hälfte der
> physikalischen One-Way-Kabellänge

Nicht ab der Hälfte sondern bereits bei einem Viertel.
Das ist bei der geschilderten Anwendung bei einer
Kabellänge=1m,3m,5m,...(2*n-1)*Lambda/4, n=1,2,3,....
Da wird aus dem Leerlauf am Ende ein satter Kurzschluss beim Generator.

von manu (Gast)


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Liebend Dank an alle, auch an Ralph fuer die ausfuerhliche Antwort und 
Helmut fuer die Simulationen, das hat mir viel gebracht!

Ralph B. schrieb:
> Und noch einfacher wird es wenn man das Ende des Koaxkabels mit 50 Ohm
> terminiert, wie man es eigentlich prinziepiell machen sollte. Es sei
> denn es handelt sich wirklich um NF unter 100KHz.
>
> Ralph Berres

Hm, unter 100 kHz wird die Impedanz des Koax nicht mehr konstant.. Gibt 
wohl keinen Kompromiss, wenn man zBsp einen ganzen Frequenbereich, von 
sagen wir mal mehreren kHz bis mehreren MHz durchsweepen moechte ?!

von Helmut S. (helmuts)


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manu schrieb:
> Liebend Dank an alle, auch an Ralph fuer die ausfuerhliche Antwort und
> Helmut fuer die Simulationen, das hat mir viel gebracht!
>
> Ralph B. schrieb:
>> Und noch einfacher wird es wenn man das Ende des Koaxkabels mit 50 Ohm
>> terminiert, wie man es eigentlich prinziepiell machen sollte. Es sei
>> denn es handelt sich wirklich um NF unter 100KHz.
>>
>> Ralph Berres
>
> Hm, unter 100 kHz wird die Impedanz des Koax nicht mehr konstant.. Gibt
> wohl keinen Kompromiss, wenn man zBsp einen ganzen Frequenbereich, von
> sagen wir mal mehreren kHz bis mehreren MHz durchsweepen moechte ?!

Da hast du schon wieder etwas falsch verstanden.
Auch unter 100kHz, z. B. bei 1kHz, ist das Koaxialkabel und die 
Terminierung mit 50Ohm die beste/ideale Lösung.

: Bearbeitet durch User
von Ralph B. (rberres)


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manu schrieb:
> Hm, unter 100 kHz wird die Impedanz des Koax nicht mehr konstant.. Gibt
> wohl keinen Kompromiss, wenn man zBsp einen ganzen Frequenbereich, von
> sagen wir mal mehreren kHz bis mehreren MHz durchsweepen moechte ?!

wie Helmut schon geschrieben hat.

Man sollte egal welche Frequenz das Koaxkabel prinzipiell mit einen 
Widerstand der dem Wellenwiderstand des Kabels entspricht terminieren.

Es bringt auch unter 100KHz selbst bei Gleichstrom keine Nachteile auser 
der durch zwei geteilten Spannung.

Lediglich spielt unter 100KHz der Einfluss des Kabels kaum noch eine 
Rolle, weil das Kabel dafür zu kurz wird.

Beträgt die Kabellänge aber 1000Km dann wirkt sich das auch schon bei 
1KHz aus.

Ralph Berres

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

manu schrieb:
> Gibt
> wohl keinen Kompromiss, wenn man zBsp einen ganzen Frequenbereich, von
> sagen wir mal mehreren kHz bis mehreren MHz durchsweepen moechte ?!

Wieso solls das nicht geben? Wenn du's unbedingt drauf anlegen willst, 
dass dein Wellenwiderstand nicht mehr reell ist, sondern bei tiefen 
Frequenzen unuebersehbar komplex wird, und du trotzem immer schoen 
reflexionsfrei abgeschlossen sein willst, dann musst du dir halt die 
entsprechende Leitungsimpedanz nachbilden. Sowas in der Art war schon 
frueher in jedem Telefon: Die komplexe Leitungsnachbildung. Das ist 
wirklich keine Raketentechnik.
Und ansonsten lebst du halt mit ein bisschen Reflexion. Das Leben ist 
analog, da gibts zwischen 0, Zw und Unendlich auch noch ziemlich viele 
Zwischenwerte. Such dir einen aus ;-)

Gruss
WK

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Ralph B. schrieb:
> Es bringt auch unter 100KHz selbst bei Gleichstrom keine Nachteile auser
> der durch zwei geteilten Spannung.

... und die Belastung der Quelle, vor allem bei höheren Signalpegeln.
Bei 10V Leerlaufspannung werden mit Abschluss (2×50Ω) immerhin 1W
verbraten, was nicht immer akzeptabel ist.

Ist die Frequenz so niedrig, dass man auf die Abschlusswiderstände
verzichten kann, braucht man auch kein Koaxkabel mit genau definiertem
Wellenwiderstand. Ein gewöhnliches Kabel (ggf. mit Schirmung gegen
externe Einstreuungen) tut es dann genauso gut.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Bei hohen Frequenzen und nur quellseitigem Abschluss sollte man auch
beachten, dass die Ausgangsimpedanz der Quelle i.Allg. nicht rein ohmsch
ist, sondern oft noch einen kleinen induktiven Anteil hat, der manchmal
störend sein kann.

Ich habe mal ein mit dem FY6900 generiertes Rechtecksignal durch ein ca.
10m langes RG-58-Kabel geschickt. In coax-10-o.png sind im Abstand von
100ns (das ist die doppelte Signallaufzeit) von den Rechteckflanken
jeweils kleine Spitzen zu sehen, die zeigen, dass der quellseitige
Abschluss nicht perfekt ist.

Schließt man auch den Ausgang des Kabels mit 50Ω ab, verschwinden diese
Spitzen (coax-10-m.png). Natürlich ist auf Grund parasitärer Kapazitäten
auch der Abschluss am Ausgang nicht perfekt. Wenn aber bspw. jeder der
beiden Abschlüsse die Reflexionen um 26dB dämpft, sind das zusammen
52dB, so dass die Reflexionen kaum noch in Erscheinung treten.

von Michel M. (elec-deniel)


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Helmut S. schrieb:
> Da hast du schon wieder etwas falsch verstanden.
> Auch unter 100kHz, z. B. bei 1kHz, ist das Koaxialkabel und die
> Terminierung mit 50Ohm die beste/ideale Lösung.

Die Simulation kann hier betrachtet und danach ausgetestet werden ..... 
1. :-)
Youtube-Video "#94: What Effects Do Transmission Lines Have?"
zusammen mit LTspice
Youtube-Video "#41: Smith Chart Transmission Line Length Conundrum"
Youtube-Video "#12: Transmission Line Voltages & Currents plus the "Splat" feature (Basics 5)"

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Andreas M. schrieb:
> kannst du bitte zwischen Wert und Maßeinheit ein Leerzeichen setzen?
> Das liest sich besser.

Nur solange, wie die Forensoftware dort keinen automatischen 
Zeilenumbruch rein schiebt :-(

von Ralph B. (rberres)


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Yalu X. schrieb:
> ... und die Belastung der Quelle, vor allem bei höheren Signalpegeln.
> Bei 10V Leerlaufspannung werden mit Abschluss (2×50Ω) immerhin 1W
> verbraten, was nicht immer akzeptabel ist.

Ist richtig, doch 0,5W sind sowohl für den Widerstand in der Quelle noch 
am Ende der Leitung in der Regel kein Problem. Generatoren sind selbst 
für Kurzschlussbetrieb bei maximal möglicher Ausgangsspannung für 
Dauerbetrieb ausgelegt.
>
> Ist die Frequenz so niedrig, dass man auf die Abschlusswiderstände
> verzichten kann, braucht man auch kein Koaxkabel mit genau definiertem
> Wellenwiderstand. Ein gewöhnliches Kabel (ggf. mit Schirmung gegen
> externe Einstreuungen) tut es dann genauso gut.

Das ist auch richtig, aber dem TO scheinbar immer noch nicht klar, wo 
die Grenze liegt.

Ralph Berres

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Ralph B. schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> ... und die Belastung der Quelle, vor allem bei höheren Signalpegeln.
>> Bei 10V Leerlaufspannung werden mit Abschluss (2×50Ω) immerhin 1W
>> verbraten, was nicht immer akzeptabel ist.
>
> Ist richtig, doch 0,5W sind sowohl für den Widerstand in der Quelle noch
> am Ende der Leitung in der Regel kein Problem. Generatoren sind selbst
> für Kurzschlussbetrieb bei maximal möglicher Ausgangsspannung für
> Dauerbetrieb ausgelegt.

Die Widerstände und die Endstufe des Signalgenerators halten das zwar
problemlos aus, aber der FY6900 geht mit externem Abschluss ab etwa ±4V
in die Knie.

Ohne Abschluss wird ein Sägezahnsignal mit 24Vss fehlerfrei ausgegeben
(äußere weiße Kurve, RefA).

Mit Abschluss würde man 12Vss erwarten, tatsächlich sind es aber nur
10,7Vss (gelbe Kurve).

Die innere weiße Kurve (RefB) ist das um den Faktor 2 verstärkte Signal
mit Abschluss. Es sollte sich mit RefA decken, was es aber nicht tut.

Nicht sehr schön, aber dafür hat der Signalgenerator auch nicht viel
gekostet ;-)

von Ralph B. (rberres)


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Yalu X. schrieb:
> Die Widerstände und die Endstufe des Signalgenerators halten das zwar
> problemlos aus, aber der FY6900 geht mit externem Abschluss ab etwa ±4V
> in die Knie.
>
> Ohne Abschluss wird ein Sägezahnsignal mit 24Vss fehlerfrei ausgegeben
> (äußere weiße Kurve, RefA).

Vermutlich reden wir von verschiedene Preis und Qualitätsklassen.

Ich rede jetzt von Generatoren namhafter Firmen wie HP Tek R&S usw.
Diese Generatoren geben in der Regel eine maximale Leerlaufspannung von 
20VSS ab. Bei 50 Ohm Last sind das 10VSS.

Auf Grund der stark gegengekoppelten Ausgangsstufe werden diese Pegel 
auch bei Belastung ausgegeben. Selbst bei der Preisklasse eine Stufe 
niedriger

wie Siglent, Rigol ist das so.

Wie das jetzt bei den chinesischen Low-Cost Produkte ist, kann ich nicht 
sagen, da ich nie sowas eingesetzt habe und auch nicht werde.


Wundern tut mich aber die Tatsache das diese Wundertüte 24VSS abgeben 
kann.

wie sieht das denn erst bei höheren Frequenzen aus?

Ist das auserhalb der Herstellerspezifikation? Oder ist das Verhalten 
der extrem kostengünstige Konstruktion chinesischer Billigprodukte 
geschuldet?

Sowas würde ich nicht das Prädikat Messgerät vergeben, allenfalls 
Prüfgerät.

Ralph Berres

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Ralph B. schrieb:
> Wundern tut mich aber die Tatsache das diese Wundertüte 24VSS abgeben
> kann.
>
> wie sieht das denn erst bei höheren Frequenzen aus?

Für den Bereich von 20Vss bis 24Vss ist eine maximale Frequenz (Sinus)
von 5MHz angegeben. Man kann die Frequenz zwar bis 20MHz hochdrehen,
dann steigen aber die Verzerrungen stark an. Die Amplitude wird immerhin
bis ca. 10MHz gehalten, die 3dB-Grenze liegt bei 18MHz.

Die vollen 60MHz sind nur bis maximal 5Vss erreichbar. Für höhere
Amplituden scheint intern per Relais auf eine andere Endstufe mit
schlechterem Verhalten bei höheren Frequenzen umgeschaltet zu werden.


Ralph B. schrieb:
> Sowas würde ich nicht das Prädikat Messgerät vergeben, allenfalls
> Prüfgerät.

Wenn man die Grenzen des Geräts kennt und berücksichtigt, ist es IMHO
ganz gut brauchbar, oberhalb dieser Grenzen muss man halt wissen, was
man tut.

Das gilt aber auch für Mess- und Prüfgeräte höherer Preisklassen, nur
dass dort die Grenzen höher liegen.

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