Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Koax Kabel Frage


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von Max (Gast)


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Hallo!

Genereller Aufbau:
Signal Generator, 50 Ohm Serienwiderstand (eingebaut), über ein T-Stück 
zwei kurze (30 cm) Koax Kabel.

1) Frage zu Bild 1.
In Bild 1 ist ein Kabel mit 1 MOhm (nicht angepasst), das andere mit 50 
Ohm abgeschlossen (angepasst).

Mir ist leider nicht klar, warum bereits bei einer Frequenz von 40 MHz, 
sich das System so verhält. Bei f=40 MHz habe ich eine Wellenlänge von 
7m, 1/10 davon sind 70 cm. Bei der Frequenz dürfte ich mit 30cm 
Kabellänge doch keine Probleme haben?! Was übersehe ich?


2) Frage zu Bild 2.
In Bild 2 sind beide Kabel mit 1 MOhm abgeschlossen. (nicht angepasst)
Beide sind gleich. Verlieren jedoch nur wegen der steigenden Dämpfung an 
Amplitude. Richtig ?

von Karl B. (gustav)


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Simuliert oder tatsächlich "gemessen"?

ciao
gustav

von Max (Gast)


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Sind beides Simulationen in Ltspice.

von Stefan M. (derwisch)


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Ersetze in der Simulation mal das nicht abgeschlossene Kabel (1MOhm) 
durch einen Kondensator mit -über den Daumen gepeilt- 30-50 pF.
Sieht es dann ähnlich aus?

Für mich bildet das offene Koaxstück (1MOhm ist quasi offen) nichts 
weiter als einen Kondensator, der parallel auf dem mit 50 Ohm 
abgeschlossenen Stück liegt.
Dann ist die Kurve durchaus plausibel.
Anders wird das erst bei kürzeren Wellenlängen (Wirkung als Stub).

von HildeK (Gast)


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Max schrieb:
> das andere mit 50
> Ohm abgeschlossen (angepasst).

Es ist zwar abgeschlossen, aber am Eingang trotzdem nicht angepasst. 
Schließlich hast du zwei Leitungen parallel an die Quelle angeschlossen.
Nimm mal für jede Leitung eine eigene Quelle ...

von Max (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Ersetze in der Simulation mal das nicht abgeschlossene Kabel
> (1MOhm)
> durch einen Kondensator mit -über den Daumen gepeilt- 30-50 pF.
> Sieht es dann ähnlich aus?

Nein, dann ähnelt die Kurve wie in Bild 2, nur mit einer Amplitude von 
100 mV.

HildeK schrieb:
> Es ist zwar abgeschlossen, aber am Eingang trotzdem nicht angepasst.
> Schließlich hast du zwei Leitungen parallel an die Quelle angeschlossen.
> Nimm mal für jede Leitung eine eigene Quelle ...

Ja, dann sieht es konstant aus. ABER ich will ja gerade meine zwei Kabel 
von dem gleichen Signal Generator betreiben..

von Egon D. (egon_d)


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HildeK schrieb:

> Max schrieb:
>> das andere mit 50 Ohm abgeschlossen (angepasst).
>
> Es ist zwar abgeschlossen, aber am Eingang trotzdem
> nicht angepasst.

Das stimmt zwar -- stört aber nicht.

Ein korrekt abgeschlossenes Kabel hat elektrisch "keine
Länge", d.h. es belastet zwar die Quelle, führt aber
nicht zu Beulen im Frequenzgang, weil es ja keine
rücklaufende Welle gibt.

von Egon D. (egon_d)


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Max schrieb:

> Mir ist leider nicht klar, warum bereits bei einer
> Frequenz von 40 MHz, sich das System so verhält.

Präzisiere mal Deine Frage. Wie SOLLTE es sich denn
Deiner Meinung nach verhalten?


> Bei f=40 MHz habe ich eine Wellenlänge von 7m,

Das ist die FREIRAUM-Wellenlänge.
Reale Leitungen haben einen Verkürzungsfaktor, der von
1.0 abweicht.


> 1/10 davon sind 70 cm. Bei der Frequenz dürfte ich
> mit 30cm Kabellänge doch keine Probleme haben?!
> Was übersehe ich?

???

Fehlangepasste Leitungen wirken transformierend. Bei
Vielfachen von Lambda/4 ist das besonders dramatisch,
weil dort Kurzschlüsse in Leerläufe transformiert werden,
aber natürlich transformieren auch kürzere Leitungsstücke
schon -- eben nur nicht ganz so heftig.

von Egon D. (egon_d)


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Max schrieb:

> ABER ich will ja gerade meine zwei Kabel von dem
> gleichen Signal Generator betreiben..

Kannst Du ja auch machen.

Erkläre doch mal, was Du EIGENTLICH wissen bzw.
erreichen möchtest.

von Max (Gast)


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Egon D. schrieb:
> Das ist die FREIRAUM-Wellenlänge.
> Reale Leitungen haben einen Verkürzungsfaktor, der von
> 1.0 abweicht.
>
>> 1/10 davon sind 70 cm. Bei der Frequenz dürfte ich
>> mit 30cm Kabellänge doch keine Probleme haben?!
>> Was übersehe ich?

> Fehlangepasste Leitungen wirken transformierend. Bei
> Vielfachen von Lambda/4 ist das besonders dramatisch,
> weil dort Kurzschlüsse in Leerläufe transformiert werden,
> aber natürlich transformieren auch kürzere Leitungsstücke
> schon -- eben nur nicht ganz so heftig.

Genau, ich habe statt 300000km/s rechenhaft also Beispiel 280000km/s 
genommen.
Ich dachte, dass wenn 1/10 * Wellenlänge kleiner als die Leitungslänge 
ist, es keine Probleme mit den vielfachen von Lambda/4 gibt ?


Egon D. schrieb:
> Erkläre doch mal, was Du EIGENTLICH wissen bzw.
> erreichen möchtest.

Ok: mit dem Signal generator möchte ich ein IC speisen (Sinus). Ich 
schaue mir dabei den Ausgang des IC's mit dem Oszi an. Gleichzeitig will 
ich aber auch die Phasendifferenz zwischen Ein und Ausgang wissen, und 
habe daher ein zweites Kabel vom Signal generator ausgehend zum Oszi.
In Bild 1 stellt daher "Ch2" mit den 50 Ohm mein IC dar, und "Ch1" mit 
1MOhm das Oszi.

von Max (Gast)


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Max schrieb:
> Ok: mit dem Signal generator möchte ich ein IC speisen (Sinus). Ich
> schaue mir dabei den Ausgang des IC's mit dem Oszi an. Gleichzeitig will
> ich aber auch die Phasendifferenz zwischen Ein und Ausgang wissen, und
> habe daher ein zweites Kabel vom Signal generator ausgehend zum Oszi.
> In Bild 1 stellt daher "Ch2" mit den 50 Ohm mein IC dar, und "Ch1" mit
> 1MOhm das Oszi.

Mir fällt gerade auf: Die welle benötigt auf dem langen Kabel vom 
Generator zum IC ja länger, als auf dem kurzen Kabel zum Scope. Das ist 
ja schlecht für meine Phasenmessung. Also MUSS die Kabellänge zwischen 
Generator-IC und Generator-Scope gleich sein, damit es keine differenz 
zwischen den Laufzeiten gibt. (wenn ich das Oszi auch mit 50 Ohm 
abschließe)

von HildeK (Gast)


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Egon D. schrieb:
> Das stimmt zwar -- stört aber nicht.
>
> Ein korrekt abgeschlossenes Kabel hat elektrisch "keine
> Länge", d.h. es belastet zwar die Quelle, führt aber
> nicht zu Beulen im Frequenzgang, weil es ja keine
> rücklaufende Welle gibt.

Es stört wohl doch:

Max schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Es ist zwar abgeschlossen, aber am Eingang trotzdem nicht angepasst.
>> Schließlich hast du zwei Leitungen parallel an die Quelle angeschlossen.
>> Nimm mal für jede Leitung eine eigene Quelle ...
>
> Ja, dann sieht es konstant aus.

Und hier sind zwei Kabel angeschlossen, also ist bereits auf der 
Eingangsseite alles fehlangepasst. Und wie du selber schreibst:

Egon D. schrieb:
> Fehlangepasste Leitungen wirken transformierend.

Und genau das tut das zweite Kabel.

von Egon D. (egon_d)


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Max schrieb:

> Ich dachte, dass wenn 1/10 * Wellenlänge kleiner als
> die Leitungslänge ist, es keine Probleme mit den
> vielfachen von Lambda/4 gibt ?

Wir reden irgendwie aneinander vorbei.

Die Faustregel sagt, dass Leitungen, die KÜRZER als
lambda/10 sind, als "elektrisch kurz" betrachtet
werden können.

Natürlich ist ihre Wirkung trotzdem messtechnisch
nachweisbar -- ob sie stört oder toleriert werden
kann, hängt von der konkreten Anwendung im Einzelfall
ab.


> Egon D. schrieb:
>> Erkläre doch mal, was Du EIGENTLICH wissen bzw. erreichen
>> möchtest.
>
> Ok: mit dem Signal generator möchte ich ein IC speisen
> (Sinus). Ich schaue mir dabei den Ausgang des IC's mit
> dem Oszi an. Gleichzeitig will ich aber auch die
> Phasendifferenz zwischen Ein und Ausgang wissen, und
> habe daher ein zweites Kabel vom Signal generator
> ausgehend zum Oszi.

Okay.


> In Bild 1 stellt daher "Ch2" mit den 50 Ohm mein IC dar,
> und "Ch1" mit 1MOhm das Oszi.

Hmm. Das würde ich anders machen:
- EIN Koax-Kabel vom Generator zum Messobjekt.
- direkt am Eingang des Messobjektes einen resistiven
  6dB-Teiler, d.h. einen Spannungsteiler 50+50 Ohm zum
  Eingang des ICs, und einen 50-Ohm-Längswiderstand
  zum Oszi-Kabel,
- Ausgang des IC ggf. über Längswiderstand an Koax-Kabel,
  Längswiderstand nach Belastbarkeit des IC-Ausganges
  wählen. 450 Ohm gibt 500 Ohm Belastung für den Ausgang
  und einen 1:10-Teiler für den Oszi. Beim Ablesen
  berücksichtigen.
- beide Oszi-Kanäle korrekt mit 50 Ohm abschließen.

von Egon D. (egon_d)


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Max schrieb:

> Mir fällt gerade auf: Die welle benötigt auf dem langen
> Kabel vom Generator zum IC ja länger, als auf dem kurzen
> Kabel zum Scope.

Richtig.


> Das ist ja schlecht für meine Phasenmessung. Also MUSS
> die Kabellänge zwischen Generator-IC und Generator-Scope
> gleich sein, damit es keine differenz zwischen den
> Laufzeiten gibt. (wenn ich das Oszi auch mit 50 Ohm
> abschließe)

Kann man machen.

Alternative: Laufzeitdifferenz ausmessen und rechnerisch
bei der Auswertung berücksichtigen.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Nimm einfach einen Splitter. 2 Moeglichkeiten :
- resistiver Splitter mit 3 Widerstanden, je 50 Ohm. Ist breitbandig von 
DC weg, dafuer verlierst du 6dB.
- Trafosplitter, mit nur den Durchgangsverlusten von vielleicht 0.7 dB, 
dafuer nicht ab Null weg.

Alternativ mit einem T Stueck unterwegs, solange die Last dort 
hochohmig, und direkt angeschlossen ist. dH ohne Kabel zwischen demT und 
der mittleren Last

: Bearbeitet durch User
von Bastler (Gast)


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Der Simulationsaufbau ist doch Käse:

Du hast effektiv eine 60cm lange Koax-Leitung, die an einem Ende mit 50 
Ohm abgeschlossen ist und am anderen Ende mit 1 Megaohm, in der Mitte 
punktiert und dort einen Generator angeschlossen...

von Bastler (Gast)


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Egon D. schrieb:
> - EIN Koax-Kabel vom Generator zum Messobjekt.
> - direkt am Eingang des Messobjektes einen resistiven
>   6dB-Teiler, d.h. einen Spannungsteiler 50+50 Ohm zum
>   Eingang des ICs, und einen 50-Ohm-Längswiderstand
>   zum Oszi-Kabel,

Das ist auch Käse...

Ein Teiler/Splitter, egal ob resistiv oder nicht, ist natürlich nur dann 
angepasst, wenn alle seine Anschlüsse angepasst sind. Ist hier mit einem 
1 Megaohm Oszi-Eingang nicht gegeben.

Möglichkeiten:

   a.) Oszi mit 50 Ohm abschließen (Durchgangsabschluss) und
       eben einen Splitter/Teiler verwenden.

   b.) BNC-T-Stück an Generator und Oszi-Tastkopf mit BNC-Adapter
       in das T-Stück stecken. Kontrollieren/ausrechen, was der
       Tastkopf bei der angedachten Messfrequenz noch Impedanz hat.

   c.) Mit Tastkopf direkt am IC-Messen. Auch hier ins Datenblatt
       schauen, was für eine Impedanz der Tastkopf noch hat. Alles
       ab 1 Kiloohm reicht.

   d.) Oszi über einen 1 Kiloohm Serienwiderstand am IC
       anschließen. Es kommt ja eh nur auf die Phase an, und nicht
       auf die Amplitude.

von Egon D. (egon_d)


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Bastler schrieb:
> Egon D. schrieb:
>> - EIN Koax-Kabel vom Generator zum Messobjekt.
>> - direkt am Eingang des Messobjektes einen resistiven
>>   6dB-Teiler, d.h. einen Spannungsteiler 50+50 Ohm zum
>>   Eingang des ICs, und einen 50-Ohm-Längswiderstand
>>   zum Oszi-Kabel,
>
> Das ist auch Käse...

Ich kann nichts für Deine Leseschwäche.

Egon D. schrieb:
> - beide Oszi-Kanäle korrekt mit 50 Ohm abschließen.


Ach ja... ist ja Freitag. Wie konnte ich das vergessen.

: Bearbeitet durch User
von Max (Gast)


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Ok-hier wurden jetzt Alternativen vorgeschlagen. Aber was spricht gegen 
mein Vorschlag: FG (mit 50 Ohm Innen R)=> T Stück => 1 Koax Kabel zum IC 
mit 50 Ohm gegen Masse, anderes Koax zum Scope mit 50 Ohm gegen Masse. 
Der Nachteil den ich sehe ist die Dämpfung der Amplitude durch den 
Spannungsteiler.

Was sonst? Das hilft zum Verständnis.

von Bernd (Gast)


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Max schrieb:
> Aber was spricht gegen
> mein Vorschlag: FG (mit 50 Ohm Innen R)=> T Stück => 1 Koax Kabel zum IC
> mit 50 Ohm gegen Masse, anderes Koax zum Scope mit 50 Ohm gegen Masse.
Das Du immer noch eine Fehlanpassung am Generatorausgang hast.

Ich würde zwei identische Tastköpfe (1 MOhm, 1:10) nehmen. Dann kann man 
mit dem Rechteckgenerator vom Oszilloskop testen, ob die 
Signallaufzeiten in den Tastköpfen identisch sind. Bei guten Scopes kann 
man auch die Verzögerung auf den Kanälen noch korrigieren.

Anschließend gehst Du damit ganz normal an die Schaltung:
1
FG -> Koax -> IC -> ...
2
             ^  ^
3
             |  |
4
            Scope
Und kannst die Verzögerung messen. Du kannst auch an den FG-Ausgang 
gehen, aber dann kommt die Verzögerung durch das Koaxialkabel noch 
hinzu.

von Ralph B. (rberres)


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Wenn das Koaxkabel keinen nennenswerten Frequenzgang haben soll, muss 
das Koaxkabel sowohl am Eingang , als auch am Ausgang rell 50 Ohm sehen.

Das gilt auch schon bei einer Wellenlänge von 1/20tel

RG58 hat einen Verkürzungsfaktor von 0,66 also hat die Welle eine 
Ausbreitungsgeschwindigkeit von 200000km/sek und nicht 
Lichtgeschwindigkeit.

Teflonkabel und Schaumstoffkabel ist der Verkürzungsfaktor oft 0,82

Die Lösung wäre also. Am Ausgang des Funktionsgenerators ein Combiner 
bestehend aus 3 Widerstände a 16,66 Ohm in Stern oder 3 Widerstände a 50 
Ohm in Dreieck schalten. Mit den beiden noch freien Ports des Combiners 
auf die beiden Koaxkabel gehen. Beide Koaxkabel am Ende mit 50 Ohm 
terminieren.

Dann hast du zwar 6db Pegelverlust ( durch den Combiner ) aber dafür 
einen linearen Frequenzgang.

Ralph Berres

von Egon D. (egon_d)


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Max schrieb:

> Ok-hier wurden jetzt Alternativen vorgeschlagen. Aber
> was spricht gegen mein Vorschlag: FG (mit 50 Ohm
> Innen R)=> T Stück => 1 Koax Kabel zum IC mit 50 Ohm
> gegen Masse, anderes Koax zum Scope mit 50 Ohm gegen
> Masse.

Kannst Du machen.

Hat den Nachteil, dass Du den Generator etwas quälst,
weil der natürlich nur 25 Ohm Last sieht -- die beiden
50-Ohm-Stränge liegen ja parallel.

Um das zu vermeiden, haben verschiedene Leute einen
resistiven 6dB-Teiler vorgeschlagen. Im Prinzip ist
egal, ob Du den direkt am Generator anbringst oder
direkt vor dem Messobjekt. Man kann ihn natürlich
auch einfach weglassen...

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