Forum: HF, Funk und Felder 50ohm -> 75ohm: SMT 1:1 Balun mit 25ohm R in Serie?


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von Jules J. (anyfoo)


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Hallo,

Bin relativ neu mit RF-Elektronik, zumindest mit der Praxis. Ich habe 
einen IC der mir ein differenzielles Video-Signal mit 50ohm Impedanz 
ausgibt, das ich gerne in ein single-ended 75ohm Kabel (ganz normales 
Composite Video Cinch-Kabel, also) speisen würde.

Mein Ansatz muss aber falsch sein, da ich keine (platinengerechten) 
75:50ohm Baluns finden kann die den Center Tap auf der 50ohm Seite 
haben. Nur ein Hersteller hat welche, "auf Anfrage". Da meine Stückzahl 
ungefähr 5-10 sein wird, wird das nix.

Spricht jetzt etwas dagegen, einfach einen 1:1 Balun zu nehmen 
(vorzugsweise mit 50ohm Impedanz), und auf der anderen Seite einen 
25ohm-Widerstand in Serie zu schalten?

von A-Freak (Gast)


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Wenn der Ausgangspegel paßt sehe ich kein grundlegendes Problem

von Thomas U. (charley10)


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Wie wäre es mit einem Videoverstärker als Differenzverstärker? MAX4100 - 
schon etwas älter aber da gibt es bestimmt neuere Versionen. Als 
Differenzverstärker beschalter mit angepasster Verstärkung und 
Quellwiderstand 75R zum Kabel.

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


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Welches IC liefert denn ein Ausgangssignal mit 50 R differentiell? Ich 
kenne nur welche mit 2*50 R, d.h. 100 R differentiell.

Eine riesige Auswahl an Baluns usw. findet man bei Mini-Circuits, in 
deren Online-Shop man auch kleine Stückzahlen bestellen kann.

Aber auch MACOM hat einiges an Baluns.

von Volker M. (antennensimulation)


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Jules J. schrieb:

> Spricht jetzt etwas dagegen, einfach einen 1:1 Balun zu nehmen
> (vorzugsweise mit 50ohm Impedanz), und auf der anderen Seite einen
> 25ohm-Widerstand in Serie zu schalten?

Damit erreichst du allerdings keine beidseitige Anpassung. Dein 50 Ohm 
Sender würde in eine 100 Ohm-Last arbeiten (75 + 25).

Wenn es auf beiden Seiten angepasst sein soll, also auf der 50 Ohm Seite 
ebenso wie auf der 75 Ohm Seite, so braucht man zwei Widerstände. Das 
findest du hier unter "minimum loss pad":
http://ham-radio.com/k6sti/match.htm

: Bearbeitet durch User
von Unagepasst (Gast)


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@Volker
Aber ein Baloon ist doch ein Trafo und Galvanisch getrennt, nicht wie in 
dem link, oder ?

Also mus snur eine Seite angepasst werden, wenn wirklich 50Ohm 
rauskommen und nicht 2*50.

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


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Unagepasst schrieb:
> @Volker
> Aber ein Baloon ist doch ein Trafo und Galvanisch getrennt, nicht wie in
> dem link, oder ?

Nein, nicht alle Baluns (nicht Baloons) sind galvanisch getrennt. Zum 
einen gibt es die sog. Strom-Baluns, die ähnlich wie Gleichtaktdrosseln 
aufgebaut sind, und zum anderen kann man bei keramischen Baluns durchs 
eine Überaschung erleben, so wie ich vor einigen Tagen.

von Thomas U. (charley10)


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Andreas S. schrieb:
> Welches IC liefert denn ein Ausgangssignal mit 50 R differentiell? Ich
> kenne nur welche mit 2*50 R, d.h. 100 R differentiell.
>
> Eine riesige Auswahl an Baluns usw. findet man bei Mini-Circuits, in
> deren Online-Shop man auch kleine Stückzahlen bestellen kann.
>
> Aber auch MACOM hat einiges an Baluns.

Ich habe das so verstanden, dass die Quelle 50R symmetrisch ist und auf 
unsym. 75R transformiert werden soll. Dann schau dir mal den MAX4100 im 
DB an. Das ist ein ganz normaler OPV, der somit auch als 
Differenzverstärker beschaltet werden kann. Der Ausgang ist 
unsymmetrisch mit mR als Quellwiderstand. Also muss noch ein 75R in 
Reihe geschaltet werden für die gewünschte 75R Impedanz.

von Jules J. (anyfoo)


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Vielen Dank schon Mal für die hilfreichen Antworten.

Volker M. schrieb:
> Damit erreichst du allerdings keine beidseitige Anpassung. Dein 50 Ohm
> Sender würde in eine 100 Ohm-Last arbeiten (75 + 25).
> Wenn es auf beiden Seiten angepasst sein soll, also auf der 50 Ohm Seite
> ebenso wie auf der 75 Ohm Seite, so braucht man zwei Widerstände.

Ach, dumm vor mir. Danke für die Erinnerung.

Unagepasst schrieb:
> Aber ein Baloon ist doch ein Trafo und Galvanisch getrennt, nicht wie in
> dem link, oder ?

Hmm, jetzt bin ich aber verwirrt. Die Baluns die ich im Sinn habe sind 
Trafos, aber die Impedanz auf der anderen Seite verschwindet ja dadurch 
nicht einfach, oder? Transformatoren können Impedanz wandeln, aber wenn 
das z.B, 1:2 ist, sieht dann nicht eine Seite die doppelte Impedanz der 
anderen Seite, und die andere Seite wiederum die Hälfte der einen? Wie 
gesagt, ich bin recht neu in dem ganzen.

Andreas S. schrieb:
> Welches IC liefert denn ein Ausgangssignal mit 50 R differentiell? Ich
> kenne nur welche mit 2*50 R, d.h. 100 R differentiell.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac908.pdf:
"The model shown in Figure 3 has a 1:1 ratio and may be used to 
interface the DAC908 to a 50Ω load. This results in a 25Ω load for each 
of the outputs, IOUT and ~IOUT."

Das Ding ist mit 165MSPS etwas überdimensioniert, aber ich finde kaum 
was das mir meine gebrauchten 5MHz sonst gibt. Und ich seh's als 
Lerngelegenheit.

Andreas S. schrieb:
> Eine riesige Auswahl an Baluns usw. findet man bei Mini-Circuits [MACOM]

Genau bei den beiden hab ich auch geschaut. 75:50 mit dem Center Tap auf 
der 75ohm-Seite gibt's haufenweise, anders herum nur "auf Anfrage". 
Vielleicht such ich falsch?

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


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Jules J. schrieb:
> Hmm, jetzt bin ich aber verwirrt. Die Baluns die ich im Sinn habe sind
> Trafos, aber die Impedanz auf der anderen Seite verschwindet ja dadurch
> nicht einfach, oder? Transformatoren können Impedanz wandeln, aber wenn
> das z.B, 1:2 ist, sieht dann nicht eine Seite die doppelte Impedanz der
> anderen Seite, und die andere Seite wiederum die Hälfte der einen? Wie
> gesagt, ich bin recht neu in dem ganzen.

Achtung, im Allgemeinen wird nicht das Impedanzverhältnis, sondern das 
Spannungsverhältnis angegeben. Die Impedanzen werden hierzu quadratisch 
transformiert! Ein 1:2-Trafo transformiert z.B. 50 Ohm auf 200 Ohm.

> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac908.pdf:
> "The model shown in Figure 3 has a 1:1 ratio and may be used to
> interface the DAC908 to a 50Ω load. This results in a 25Ω load for each
> of the outputs, IOUT and ~IOUT."

Der DAC besitzt doch überhaupt keine Impedanz von 25 bzw. 50 Ohm, 
sondern Stromausgänge. Und (ideale) Stromquellen sind sehr hochohmig. 
Die Impedanz wird durch Parallelschaltung des jeweiligen 50 
Ohm-Widerstandes mit der Stromquelle realisiert. Aus Sicht des Baluns 
sind das also 50 R + 50 R.

> Das Ding ist mit 165MSPS etwas überdimensioniert, aber ich finde kaum
> was das mir meine gebrauchten 5MHz sonst gibt. Und ich seh's als
> Lerngelegenheit.

Ja, es ist in der Tat erstaunlich, dass es kaum ordentliche DACs im 
Bereich  von 1-10 MS/s gibt. Das meiste ist schon deutlich angestaubt.

> Andreas S. schrieb:
>> Eine riesige Auswahl an Baluns usw. findet man bei Mini-Circuits [MACOM]
>
> Genau bei den beiden hab ich auch geschaut. 75:50 mit dem Center Tap auf
> der 75ohm-Seite gibt's haufenweise, anders herum nur "auf Anfrage".
> Vielleicht such ich falsch?

Du könntest den Balun auch umgedreht betreiben, d.h. statt 2*50 R eben 
rechnerisch 2*56,25 R verwenden. Dann transformierst Du eben 112,5 R auf 
75 R.

von Jules J. (anyfoo)


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Andreas S. schrieb:
> Achtung, im Allgemeinen wird nicht das Impedanzverhältnis, sondern das
> Spannungsverhältnis angegeben.

Das war mir bewusst, hab nur als Beispiel ein 1:2 Impedanzverhältnis 
angegeben.

>
>> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac908.pdf:
>> "The model shown in Figure 3 has a 1:1 ratio and may be used to
>> interface the DAC908 to a 50Ω load. This results in a 25Ω load for each
>> of the outputs, IOUT and ~IOUT."
>
> Der DAC besitzt doch überhaupt keine Impedanz von 25 bzw. 50 Ohm,
> sondern Stromausgänge. Und (ideale) Stromquellen sind sehr hochohmig.
> Die Impedanz wird durch Parallelschaltung des jeweiligen 50
> Ohm-Widerstandes mit der Stromquelle realisiert. Aus Sicht des Baluns
> sind das also 50 R + 50 R.

Du hast natürlich völlig recht. Die Stromquellen haben eine Impedanz von 
200kOhm. Jetzt ist zwar alles gemessene in dem Datenblatt bei 50Ohm 
angegeben, aber sollte mich das interessieren? Compliance ist bei 1.25V 
zwar knapp, aber da ich nur 1Vp-p brauche, sollte das doch noch gehen?

> Ja, es ist in der Tat erstaunlich, dass es kaum ordentliche DACs im
> Bereich  von 1-10 MS/s gibt. Das meiste ist schon deutlich angestaubt.

Meine Frischlings-Vermutung ist, dass heutzutage wenn überhaupt dann 
komplette Lösungen für Composite Video verbaut werden, und das 
NTSC/PAL-Signal nicht in einem getrennten Chip, und schon gar nicht im 
FPGA, moduliert wird (was ich hier aus Spaß an der Freud' mache... 
NTSC/PAL sind sowas wie ein Hobby von mir).

> Du könntest den Balun auch umgedreht betreiben, d.h. statt 2*50 R eben
> rechnerisch 2*56,25 R verwenden. Dann transformierst Du eben 112,5 R auf
> 75 R.

Dachte ich, aber mit Center Tap auf der Secondary-Seite ist ja dann die 
falsche Seite balanced? Aber spielt das jetzt überhaupt eine Rolle mit 
der Erleuchtung, dass das ja eh eine 200kOhm Stromquelle mit vermutlich 
ausreichender Compliance (wie sagt man das eigentlich auf deutsch) ist?

von Jules J. (anyfoo)


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Thomas U. schrieb:
> Ich habe das so verstanden, dass die Quelle 50R symmetrisch ist und auf
> unsym. 75R transformiert werden soll.

So isses, aber jetzt stellt sich raus, dass ich vermutlich gar nicht 
notwendigerweise 50Ohm habe.

> Dann schau dir mal den MAX4100 im
> DB an. Das ist ein ganz normaler OPV, der somit auch als
> Differenzverstärker beschaltet werden kann.

Klingt auch gut, aber eine negative Spannungsquelle wollte ich mir 
eigentlich sparen. Vielleicht wenn ich eine der Seiten so hoch-levele 
dass die Differenz insgesamt positiv bleibt, und dann mit einem 
rail-to-rail opamp?

von Gerhard H. (ghf)


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Versuche es mal hier, Mouser hat wohl ähnliches:

<https://www.digikey.de/products/de/rf-if-and-rfid/balun/849?k=balun%20trans>;

Wenn die Pegel passen, sollte das mit 50+50->50 Ohm und 25 Ohm Ergänzung
ganz gut funktionieren. (75+75):75 plus 25 würde dann auch gehen, der
eine cm aufgewickelte Draht hat sowieso keine wirklich definierte 
Impedanz.

Anders als hier jemand geschrieben hat, beziehen sich die Verhältnisse
bei diesen Trafos auf die Impedanz, nicht auf Spannung.

Notfalls kann man sich auch einen Trafo umwickeln. Eine sehr meditative
Tätigkeit. Mit dem CX2041 habe ich das schon gemacht. Es geht nicht ohne 
Mikroskop & möglichst ein Glas Wein. Und man muss die Drähte 
verzwirdeln.
Für (50+50)-> 75 fällt mir aber spontan auch kein Rezept ein.

Gruß, Gerhard

von Günter Lenz (Gast)


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Jules J. schrieb:
>Spricht jetzt etwas dagegen, einfach einen 1:1 Balun zu nehmen
>(vorzugsweise mit 50ohm Impedanz),

Wenn du sowieso schon transformierst, kannst du doch gleich
so transformieren daß es stimmt, also von 50 Ohm auf 75 Ohm.
Das Verhälnis der Windungszahlen zum Quadrat ist die
Widerstandsübersetzung. Und so brauchst du auch kein
extra Widerstand mehr.

> und auf der anderen Seite einen
>25ohm-Widerstand in Serie zu schalten?

Nein, wenn die Last 75 Ohm ist, die Quelle aber
50 Ohm sehen soll, mußt du 150 Ohm parallel schalten.
Aber eigentlich brauchst garnichts machen, es macht
überhaupt nichts wenn die Quelle niederohmiger als
die Last ist.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Andreas S. schrieb:
> Der DAC besitzt doch überhaupt keine Impedanz von 25 bzw. 50 Ohm,
> sondern Stromausgänge. Und (ideale) Stromquellen sind sehr hochohmig.
> Die Impedanz wird durch Parallelschaltung des jeweiligen 50
> Ohm-Widerstandes mit der Stromquelle realisiert.

Da der DAC in seinen Parametern ohnehin überdimensioniert ist, spricht 
doch eigentlich auch nichts dagegen, den Ausgang gleich auf 75 Ω 
festzulegen und dann nur unsymmetrisch zu betreiben. Den zweiten Ausgang 
muss man natürlich auch mit 75 Ω abschließen, aber dessen Signal 
ignoriert man einfach.

Damit hat man 3 dB weniger Ausgangsleistung, aber vermutlich stört das 
im vorliegenden Anwendungsfall gar nicht.

von Ralph B. (rberres)


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Jules J. schrieb:
> Bin relativ neu mit RF-Elektronik, zumindest mit der Praxis. Ich habe
> einen IC der mir ein differenzielles Video-Signal mit 50ohm Impedanz
> ausgibt, das ich gerne in ein single-ended 75ohm Kabel (ganz normales
> Composite Video Cinch-Kabel, also) speisen würde.

handelt es sich wirklich um Videosignale?

analoge Videosignale heben ein Frequenzbereich von theoretich DC- bis 
zur höchsten Pixelfrequenz. bei Pal waren es etwa 0-5MHz.

Wenn man den Synchronimpuls klemmt würden als untere Frequenzgrenze auch 
die Bildwechselfrequenz ausreichen. Also bei Pal 25Hz.

Jules J. schrieb:
> Spricht jetzt etwas dagegen, einfach einen 1:1 Balun zu nehmen
> (vorzugsweise mit 50ohm Impedanz), und auf der anderen Seite einen
> 25ohm-Widerstand in Serie zu schalten?

Falls es tatsächlich ein analoges Videosignal ist, wird ein Trafobalun 
die untere Grenzfrequenz nicht können.

Hier müsste man in der Tat ein Videooperationsverstärker nehmen und ihn 
entsprechend beschalten, so das er auch DC überträgt.

Übrigens haben Operationsverstärker im gegengekoppelten Zustand 
allgemein einen Ausgangswiderstand im Miliohm bis maximal unteren 
eintelligen Ohmbereich.

Man kann also durch einen simplen Serienwiderstand zum Ausgang des 
Verstärkers den Ausgangswiderstand einstellen. Allerdings muss man die 
Verstärkung des Verstärkers um den Faktor2 höher einstellen, als 
benötigt, weil die Hälfte an dem Serienwiderstand am Ausgang abfällt.

Ralph Berres

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/tutorials/9/972.html
Das ist aber nur für die Messtechnik gedacht. Einen Spannungsverlust von 
4 bis 7,5 dB kann man sich in der Videotechnik nicht leisten. Normpegel 
ist 1Vss bei Anpassung.

von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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Die einfachste Lösung wäre doch eine Fehlanpassung.

Falls man Reflexionen unbedingt vermeiden muss, würde ich mit einem 
Parallelwiderstand von 150 Ohm die 75 Ohm auf 50 Ohm reduzieren. 
Vorausgesetzt, die Leitung hat Z0 = 50 Ohm. (1,8 dB Verlust)

Oder einen Serienwiderstand von 25 Ohm nehmen, falls der 
Wellenwiderstand der Leitung 75 Ohm beträgt. (3 dB Verlust)

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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DH1AKF W. schrieb:
> Die einfachste Lösung wäre doch eine Fehlanpassung.

Oder eben der von mir schon vorgeschlagene Abschluss des DACs direkt mit 
75 Ω. Genauso wie bei deinem Vorschlag würde man dabei nur einen der 
beiden Ausgänge benutzen, was zwar 3 dB Verlust bedeutet, aber ich 
denke, die 1 Vss sollten sich trotzdem problemlos schaffen lassen.

von Thomas U. (charley10)


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Jörg W. schrieb:
> DH1AKF W. schrieb:
>> Die einfachste Lösung wäre doch eine Fehlanpassung.
>
> Oder eben der von mir schon vorgeschlagene Abschluss des DACs direkt mit
> 75 Ω. Genauso wie bei deinem Vorschlag würde man dabei nur einen der
> beiden Ausgänge benutzen, was zwar 3 dB Verlust bedeutet, aber ich
> denke, die 1 Vss sollten sich trotzdem problemlos schaffen lassen.

Frage: Wie lang sind die angeschlossenen Leitungen?

von Jules J. (anyfoo)


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Danke für all die hilfreichen Antworten bist jetzt. Ich sollte wohl 
erklären worum es geht:

Ich baue ein kleines Gerät für's Auto, das u.a. auch Composite Video an 
die Entertainment-Einheit ausgibt. Das Signal wird dann vom FPGA 
generiert, am DAC ausgegeben, und ggf. nochmal (passiv) gefiltert.

Natürlich gibt's da bessere und fertige Lösungen, aber ich wollte 
sowieso schon lange sowas im FPGA selbst bauen, und bilde mir ein 
zumindest in Theorie und Software PAL sehr gut verstanden zu haben 
(zumindest genug um eigene PAL-Dekoder komplett und in jedem einzelnen 
Schritt selbst zu schreiben, und auch anspruchsvollere zu verstehen).

Wie man sieht ist es mit meiner RF-Schaltungs-Praxis allerdings noch 
nicht so weit. Hier kamen schon einige Sachen die ich in der Theorie 
wissen müsste, in der Praxis aber mangels Erfahrung noch übersehe. 
(Trafo für fast-DC ist nicht so toll, und dass der Ausgang des Chips 
eine 200k Stromquelle ist hätte mir auch auffallen können.)

Trotz kurzer Leitung und eh unüberragender Bilqualität wollte ich zwecks 
dieser Erfahrung ein bisschen over-engineeren, aber mittlerweile läuft 
es wohl darauf hinaus, dass ich entweder einen differenziellen 
Operationsverstärker nehme, oder wirklich einfach single-ended einen 
Widerstand an I_out1 hänge. So lange ich die ~1Vpp für das FBAS-Signal 
hinbekomme, wird das für meine Zwecke schon reichen.

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