Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Laufende Welle auf LC-LC-LC- Schaltung


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von Mark (Gast)


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Hallo!

Wie ist es möglich über geeignete Dimensionierung von LC Elementen (auf 
Vielfache der Resonanz oder so), einen Ring zu bauen, bei dem nach 
geeignetere Anregung sich eine laufende Welle in eine Richtung 
ausbreitet?

Bei einem offenen Koaxialkabel bewegt sich ja auch eine Welle bis ans 
Kabelende.

Viele Grüße,
 Mark

von Jens G. (jensig)


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Tja - wie sollte es nicht möglich sein?

>Bei einem offenen Koaxialkabel bewegt sich ja auch eine Welle bis ans
>Kabelende.

Und? Wenn du das Kabelende offen läßt, geht es wieder zurück, bzw. hin 
und her, wenn dann auch der Eingang offen ist (nennt sich Reflexion).
Und wenn Eingang und Ende miteinander verbunden, läuft die Welle auch 
ewig im Kreis, wie in Deiner Schaltung (natürlich nur theoretisch).

von Wolfgang (Gast)


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Mark schrieb:
> Bei einem offenen Koaxialkabel bewegt sich ja auch eine Welle bis ans
> Kabelende.
Aber nur, wenn das Kabel am Ende mit einem Abschlusswiderstand passend 
zur Kabelimpedanz abgeschlossen ist. Sowohl wenn das Ende offen ist, als 
auch bei einem Kurzschluss am Ende, wird die Welle voll reflektiert 
(ggf. mit Phasensprung).

von Wolfgang (Gast)


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Jens G. schrieb:
> Und wenn Eingang und Ende miteinander verbunden, läuft die Welle auch
> ewig im Kreis, wie in Deiner Schaltung (natürlich nur theoretisch).

Dann ist die Theorie falsch bzgw. noch verbesserungsbedürftig.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Mark schrieb:
> einen Ring zu bauen, bei dem nach geeignetere Anregung sich eine
> laufende Welle in eine Richtung ausbreitet?
Der Witz ist aber dann, wie du den Ring anregst. denn dazu musst du ihn 
ja auftrennen und nach Anregung sofort wieder schließen. Wenn du ihn 
nicht auftrennst, hast du 2 Anfänge und dein Impuls läuft nach links 
und nach rechts.

von Werner H. (werner45)


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Das gibt/gab es in DIL-Form oder größer, um Signale zu verzögern.
Bereich 10 ns - 100 µs Laufzeit habe ich in Erinnerung. Wurde in alten 
Computern verbaut. Im alten Farb-FS gab es auch so eine Leitung (nicht 
die Ultraschall 64 µs gemeint).
Ausführung als wild gewickelten Draht um einen rohrförmigen 
Blechstreifen.
Das ist dann verteiltes LC.
Ein Oszillator ist damit auch möglich, längere Laufzeit als 
Gatter-Linien.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Der Witz ist aber dann, wie du den Ring anregst.

Man kann ja irgendwas einkoppeln, entweder in eine der Spulen oder mit 
einer hochohmigen Ankopplung von einem Generator.
Ich stelle mir das so vor wie bei einem ganz normalen Schwingkreis. Wenn 
ich den (irgendwie) anrege, dann schwingt er noch einige (kurze) Zeit 
nach - bis die unvermeidbaren Verluste in der Anordnung das Ganze zum 
Erliegen bringen.

von Teo D. (teoderix)


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Lothar M. schrieb:
> Der Witz ist aber dann, wie du den Ring anregst. denn dazu musst du ihn
> ja auftrennen und nach Anregung sofort wieder schließen.

Supraleiter Magneten -> Flußpumpe

von Mark (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Wenn du ihn
> nicht auftrennst, hast du 2 Anfänge und dein Impuls läuft nach links
> und nach rechts.

Hallo Lothar,
ja genau da hänge ich momentan...

Angenommen man könnte eine Startbedingung auf dem geschlossenenen Ring 
herstellen (alle Ströme und Spannungen vorgeben in allen Spulen und 
Kapazitäten), ist es dann durch diese Startbedingungen möglich dass nach 
der Startbedingung die Welle in eine Richtung läuft? Oder wird diese 
dann immer in beide loslaufen, also eine stehnde Welle ausbilden?

von Werner H. (werner45)


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Probiere es aus:
Eingang und Ausgang eines Inverters über die LC-Leitung verbinden.

von Achim H. (anymouse)


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Mark schrieb:
> Angenommen man könnte eine Startbedingung auf dem geschlossenenen Ring
> herstellen (alle Ströme und Spannungen vorgeben in allen Spulen und
> Kapazitäten), ist es dann durch diese Startbedingungen möglich dass nach
> der Startbedingung die Welle in eine Richtung läuft? Oder wird diese
> dann immer in beide loslaufen, also eine stehnde Welle ausbilden?

Wenn Du alle Ströme und Spannungen festlegen könntest, sollte es 
funktionieren. Das dürfte aber extrem kniffelig sein.

Was viel einfacher geht, ist ein "Richtkoppler". Für (verkürzte) 
Wellenlängen im Meterbereich ist der nicht ganz so trivial, wie im 
Mikrowellenbereich ...

von Helmut S. (helmuts)


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So einen Impuls "endlos" im Kreis laufen zu lassen geht, wenn du in die 
Rückführung einen Schalter einbaust. Natürlich wird der Impuls in einem 
richtigen Kabel durch die Verluste des Kabels und des Schalters bei 
jedem Durchlauf immer kleiner bis er ganz verschwindet.

1. Laufzeit des Signals vom Leitungsanfang bis zum Leitungsende muss 
länger als die Pulsdauer sein.

2. Die Rückführung wird frühestens geschlossen, wenn die Anregung am 
Eingang abgeschlossen ist und spätestens bevor das Signal am Ende 
ankommt.

3. Die LC-Elemente müssen um so kleiner gewählt werden, je 
hochfrequenter der angeregte Puls ist.


Im Anhang eine Simulation mit LTspiceXVII.
I(I1) macht die Anregung mit einem 1A-Puls. Das ergibt dann 
U=1A*50Ohm=50V
V(1) mit LC-Elementen.
V(2) mit einer idealen Leitung.

von Helmut S. (helmuts)


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Der Kommentar in meinem screenshot in meiner vorherigen Antwort sollte 
heißen:
t = 100*sqrt(L*C) = 100*0,1n = 10n

t ist die Laufzeit der LC-Strecke bzw. des Koaxialkabels.
100 ist die Anzahl der LC-Glieder in meinem Beipiel.
Ein 50Ohm Koaxialkabel mit 2m Länge hat auch ca. 10ns Laufzeit.

: Bearbeitet durch User
von Mark (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Der Kommentar in meinem screenshot in meiner vorherigen Antwort
> sollte
> heißen:
> t = 100*sqrt(L*C) = 100*0,1n = 10n
>
> t ist die Laufzeit der LC-Strecke bzw. des Koaxialkabels.
> 100 ist die Anzahl der LC-Glieder in meinem Beipiel.
> Ein 50Ohm Koaxialkabel mit 2m Länge hat auch ca. 10ns Laufzeit.

Hallo Helmut

vielen Dank für die Inspiration mit LTSpice :-)

Schönes WE,
Mark

von Jens G. (jensig)


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Wolfgang (Gast) schrieb:

>Jens G. schrieb:
>> Und wenn Eingang und Ende miteinander verbunden, läuft die Welle auch
>> ewig im Kreis, wie in Deiner Schaltung (natürlich nur theoretisch).

>Dann ist die Theorie falsch bzgw. noch verbesserungsbedürftig.

So? Erkläre mal.

von Gerald K. (geku)


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Selbst wenn die Leitung keine Verluste hätte würde jede Messung das 
Signal verkleinern.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Gerald K. schrieb:
> Selbst wenn die Leitung keine Verluste hätte würde jede Messung das
> Signal verkleinern.

Naja, wenn du schon von einer idealen Leitung ausgehst müsstest du 
natürlich auch ein ideales Messgerät verwenden. Dann läuft das Signal 
schon ewig ;-))

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Helmut S. schrieb:
> V(1) mit LC-Elementen.

Welchen Grund gibt es dafür, dass C81 nur 1pF statt 2pF hat? War dort 
früher mal das Ende der Leitung?

von Mark (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> V(1) mit LC-Elementen.
>
> Welchen Grund gibt es dafür, dass C81 nur 1pF statt 2pF hat? War dort
> früher mal das Ende der Leitung?

Die restlichen 1pF sind im getrennten Teil des L-2C-L T-Stücks oben 
rechts.

Gibt es noch "reale" Effekte zu beachten?

Angenommen der Puls ist einmal da, wird die Pulsform beibehalten oder 
wegen verschiedener Frequenzanteile die hohen Frequenzen stärker 
gedämpft als die niedrigen und nach ein paar Runden real immer mehr 
tiefpassgefiltert?

von Helmut S. (helmuts)


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> Andreas S. schrieb:
> Angenommen der Puls ist einmal da, wird die Pulsform beibehalten oder
> wegen verschiedener Frequenzanteile die hohen Frequenzen stärker
> gedämpft als die niedrigen und nach ein paar Runden real immer mehr
> tiefpassgefiltert?

Wenn man unendlich viele und dafür sehr kleine Induktivitäten und 
Kondensatoren wählen würde, dann landet man beim Koaxialkabel. Siehe 
V(2) in meinem Plot. Da bleibt die Pulsform erhälten. Mit endlichem L 
und C hat man eine Tiefpassfunktion. Bei jedem Durchlauf wird der Puls 
leicht verformt.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Helmut S. schrieb:
>> Andreas S. schrieb:
>> Angenommen der Puls ist einmal da, wird die Pulsform beibehalten oder
>> wegen verschiedener Frequenzanteile die hohen Frequenzen stärker
>> gedämpft als die niedrigen und nach ein paar Runden real immer mehr
>> tiefpassgefiltert?

Dieses Zitat stammt nicht von mir!

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Mark schrieb:
> Die restlichen 1pF sind im getrennten Teil des L-2C-L T-Stücks oben
> rechts.

Nein, die von Dir erwähnte geteilte Kapazität besteht aus C1 und C101. 
Durchzählen ist wohl nicht so Deine Stärke?

von Jürgen S. (engineer) Benutzerseite


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Wolfgang schrieb:
> Dann ist die Theorie falsch bzgw. noch verbesserungsbedürftig.

Das würde schon funktionieren, nur müsste man dann die Welle von Aussen 
irgendwie magnetisch einspeisen, weil man ja nicht einfach einen 
Spannungspsrung draufgeben und schnell abstöpseln kann. In der Tat würde 
aber eine so eingeprägte Welle ewig laufen - bis eben auf die Verluste. 
Und wahrscheinlich hat man keine einheitliche Gruppenlaufzeit.

Das oben gezeigte Modell ist aber geeignet, eine Welle wie auf einem 
Leiter zu modellieren. Wir haben das sogar mal mit Halbleitern gemacht, 
unter Weglassen von L und kamen dann auf die Laufzeit proportional Länge 
im Quadrat.

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