Impedanzanpassung 50 Ohm auf 125 Ohm

OP #6966800
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Schönen Samstag Nachmittag!

Nehemn wir mal an ich habe ein Signal von einer Quelle mit 50 Ohm 
Impedanz.
Das Signal kann Anteile zwischen DC und 1 Ghz haben.

Dieses Signal soll in eine 125 Ohm "Last" geschickt werden.

Also brauche ich eine Schaltung für die Impedanzanpassung dazwischen.

Das diese Schaltung die Amplitude des Signals nicht beeinflussen sollte 
habe ich mir gedacht ich könnte dafür eine aktive Schaltung nehmen.
Ein Verstärker mit einer Verstärkung von 1, also ein guter OPV als 
Spannungsfolger.

Am Eingang dieser Impedanzanpassungskiste ein 50 Ohm Widerstand auf GND.
Zwischen dem Ausgang des Spannungsfolgers und der Ausgangsbuchse der 
Kiste ein 125 Ohm Widerstand (OPVs haben ja relativ niederohmige 
Ausgänge, ähnlich wie eine ideale Spannungsquelle und die Impedanz der 
Quelle sollte ja 125 Ohm sein).

Habe ich da irgendeinen Denkfehler oder könnte das so klappen?
Gast #6966809
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Andre G. schrieb:
> Das Signal kann Anteile zwischen DC und 1 Ghz haben.

DC bis 1GHz ist sehr breitbandig. Die meisten OPV kommen dafür nicht in 
Frage.

Andre G. schrieb:
> Am Eingang dieser Impedanzanpassungskiste ein 50 Ohm Widerstand auf GND.

damit halbierst du schon mal die Amplitude

Andre G. schrieb:
> Zwischen dem Ausgang des Spannungsfolgers und der Ausgangsbuchse der
> Kiste ein 125 Ohm Widerstand

und damit halbierst du ein weiteres mal die Amplitude. Also nicht 
wirklich das, was du hier geschrieben hast:

Andre G. schrieb:
> Das diese Schaltung die Amplitude des Signals nicht beeinflussen sollte

Wenn deine 50Ohm-Quelle die 125Ohm-Last direkt treibt, hast du zwar 
keine Anpassung, aber die Verfälschung der Amplitude wäre geringer als 
mit deiner Anpassungsschaltung.

Sind die Leitungslängen denn so groß, dass du dir über Reflektionen 
Gedanken machen musst? Und falls ja: welchen Wellenwiderstand hat die 
Leitung?
OP #6966821
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Konkret geht es um folgendes:

Das Tektronix 519 Oszilloskop kann Signale von DC bis 1 GHz darstellen.
Aber der Y Eingang geht direkt auf die Platten der Bildröhre und ist mit 
125 Ohm abgeschlossen.
Vorverstärker / Dämpfung oder Offseteinstellung gibt es nicht.
Das Eingangssignal wird bei 10V um einen Zentimeter abgelenkt.

Also kein wirklich "alltagstaugliches" Gerät, gerade wenn man 3,3 V oder 
5V Signale betrachten will.

Ich speile mit dem Gedanken mir ein solches Oszi zuzulegen und es ein 
wenig zu modifizieren.
Also so dass man 50 Ohm Quellen daran anschließen und betrachten kann.
(Erstmal ohne Vorverstärkung, also einfach nur Impedanzanpassung)


Ja, das mit der halbierten Amplitude (Spannungsteiler) habe ich wohl 
übersehen.
In dem Fall bracuht man also doch eine Verstärkung um die 
Spannungsteilung zu "umgehen".


Ich will diese Impedanzanpassung extern vom Oszilloskop machen, also von 
dieser Impedanzanpassungskiste führt ein 125 Ohm Kabel zum Oszi.
Das Oszilloskop hat eigene Stecker/Buchsen, ähnlcih wie die GR-874.
Am Oszilloskop selbst möchte ich möglichst nichts verändern.
OP #6966851
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Achim S. schrieb:
> Andre G. schrieb:
>> Es geht nicht um "einige" zehn Volt, nur um +- 10V.
>
> wenn du nurt +-1cm des Bildes nutzen willst. und tatsächlich+-20V, wenn
> du nach der Anpassung an OPV Ausgang noch+-10V haben möchtest. keine
> ganz einfache Sache.

Ah stimmt, da habe ich den Spannungsteiler wieder vergessen ...


Also ist das eher unrealistisch das mit einem OPV zu machen?
(Firma: Autotronic) #6966980
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Andre G. schrieb:
> Eine diskrete Verstärkerschaltung mit FETs?

Die hochohmige FET-Eingangsstufe hätte zwar den Charme, dass man einfach 
einen 50 Ohm Widerstand an den Eingang schalten kann, aber der gesamte 
Verstärker funktioniert nicht für DC und an den Bereichsenden sinkt die 
Verstärkung.

Es sei denn, man beschränkt sich nur auf die erste Stufe mit dem FET (v 
= 1). Für DC wird's aber komplizierter.

Eine reine passive Lösung mit 6dB Verlusten halte ich für sinnvoller, 
weil DC-fähig und linear.
Angehängte Dateien:
Gast #6966995
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Wenn man direkt am Eingang des Oszilloskops einen Widerstand von 83,3 
Ohm parallel zum Eingang schaltet, bringt man die Eingangsimpedanz auf 
50 Ohm. (Die Signal_amplitude_ am Eingang bleibt dabei sogar 
unverändert.)

Einen brauchbaren Y-Verstärker von DC bis 1GHz zu bauen, ist auch den 
kommerziellen Oszilloskopanbietern lange schwergefallen. Für eine 
Eigenentwicklung mit überschaubarem Aufwand lohnt es sich vielleicht, 
über eine Aufteilung in zwei parallele Verstärkerzweige nachzudenken - 
beispielsweise DC-50MHz mit Operationsverstärkern und 50-1000MHz mit 
MMICs. Den Übergangsbereich sauber hinzubekommen, dürfte für sich schon 
eine Herausforderung sein.
Gast #6967090
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Andre G. schrieb:
> Es geht nicht um "einige" zehn Volt, nur um +- 10V.

Wenn deine Signalquelle 50Ω besitzt und das Signal ohne Reflektionen 
beim Empfänger ankommen soll, musst du deiner Empfängerimpedanz von 125Ω 
wohl noch 83Ω parallel schalten. Für eine Spannung von 10V an 50Ω 
brauchst du dann eine Leistung von 2W. Kann deine Quelle soviel an 50Ω 
liefern?
Gast #6967100
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Andre G. schrieb:
> Aber der Y Eingang geht direkt auf die Platten der Bildröhre

und welche Kapazität haben diese Platten?

Du mußt diese Kapazität als Belastungswiderstand in deine Berechnungen 
mit einbeziehen.

Da werden unter Umständen enorme Umladungsleistungen notwendig, 
weitab(unter) deiner 125Ohm!
OP #6967134
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Phasenschieber S. schrieb:
> Andre G. schrieb:
>> Aber der Y Eingang geht direkt auf die Platten der Bildröhre
>
> und welche Kapazität haben diese Platten?
>
> Du mußt diese Kapazität als Belastungswiderstand in deine Berechnungen
> mit einbeziehen.
>
> Da werden unter Umständen enorme Umladungsleistungen notwendig,
> weitab(unter) deiner 125Ohm!

Keine Ahnung.
Dazu habe ich im Internet keine Informationen gefunden.
Gast #6967144
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Andre G. schrieb:
> Keine Ahnung.
> Dazu habe ich im Internet keine Informationen gefunden.

Du kannst dir aber vorstellen, daß die Plattenkapazität mit steigender 
Frequenz Werte weit unterhalb 125 Ohm annehmen kann?

...und somit eine Ansteuerung der Platten extrem niederohmig gestaltet 
werden muß, wenn du auch nur ein bisschen linear bleiben willst?
Gast #6967176
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Andre G. schrieb:
> Quelle mit 50 Ohm
> eine 125 Ohm "Last"

Andre G. schrieb:
> Tektronix 519 Oszilloskop

Ein Blick ins Manual (© 1961) lehrt, dass für den Fall die übliche 
Betriebsart für das Tek 519 die Verwendung eines Minimum Loss Pad 
zwischen 50 Ω und 125 Ω war.

Bei dem Impedanzverhältnis ist die Abschwächung des Minimum Loss Pad 
8,96 dB. Die sich ergebenden Spannungsverhältnisse kann man nachrechnen, 
und sie stehen im Manual (Faktor 0,564 von 50 Ω auf 125 Ω), siehe 
Anhang.

Damit und den 10 V/cm musste man dann leben. Eine Lösung dafür, die im 
Manual steht, ist eine Polaroid-Aufnahme zu machen, und die dann auf 
einem kleinen Kreuztisch mit Mikroskop und eingebautem Fadenkreuz zu 
spannen. Der Kreuztisch ist mit Messuhren ausgestattet, mit denen man 
dann sehr kleine Ablenkungen genau ausmessen kann.

Schon interessant, mit was man sich damals herumschlagen musste.
Angehängte Dateien:
OP #6967181
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Sammeltier schrieb:
> Andre G. schrieb:
>> Konkret geht es um folgendes:
>>
>> Das Tektronix 519 Oszilloskop
>
> vmtl. das hier?
> http://www.koschuh.com/Tektronix_519/index.htm
>
> ich würde die Finger weglassen...

Wieso das denn?

Sammeltier schrieb:
> sowas gabs auch radioaktiv (de-)kontaminiert
>
> https://vintagetek.org/radioactive-scopes/
> https://vintagetek.org/519-1-ghz-oscilloscope/
> https://w140.com/tekwiki/wiki/519

Deshalb?
#6967233
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Phasenschieber S. schrieb:
> Du kannst dir aber vorstellen, daß die Plattenkapazität mit steigender
> Frequenz Werte weit unterhalb 125 Ohm annehmen kann?
>
> ...und somit eine Ansteuerung der Platten extrem niederohmig gestaltet
> werden muß, wenn du auch nur ein bisschen linear bleiben willst?

Deshalb hat dieses Scope (bzw. seine Röhre) keine Y-Ablenkplatten, 
sondern eine auf 125 Ω Impedanz ausgelegte (und mit diesem Widerstand 
abgeschlossene) Transmission-Line in Form einer Wanderfeld-Wendel zur 
Strahlablenkung. Sogenannte Wanderfeld-Ablenkung. Tektronix nannte dies 
"distributed deflection".

Die Laufgeschwindigkeit des Signals auf der Ablenkleitung entspricht der 
Geschwindigkeit des abzulenkenden Elektronenstrahls, so daß die 
Elektronen während ihrer gesamten Durchflugdauer durchs Ablenksystem vom 
synchron mitlaufenden Signal (jeweils in eine konstante Richtung!) 
abgelenkt werden.

Nur so ist in einer Oszilloskopröhre eine derartig hohe Bandbreite mit 
einer gewissen Ablenkempfindlichkeit realisierbar, weil gewöhnliche 
Ablenkplatten sehr kurz sein müßten und die Strahlgeschwindigkeit 
innerhalb der Platten extrem hoch sein müßte, da sonst ein Elektron am 
Anfang der Platten z.B. nach oben, und vor deren Ende schon wieder nach 
unten abgelenkt würde.
Kurze Platten und hohe Strahlgeschwindigkeit im Ablenksystem bewirken 
aber eine extrem geringe Ablenkempfindlichkeit.

Außerdem ist die Wanderfeldleitung, da an ihrem Ende korrekt 
abgeschlossen, eingangsseitig eine reale Last, ohne die 
bandbreitenvernichtende kapazitive Hauptkomponente von Ablenkplatten.
Gast #6967251
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Der Hinweis auf die Dekontamination war nur eine Randbemerkung.

Andre G. schrieb:
>> ich würde die Finger weglassen...
>
> Wieso das denn?

Der ist untragbar (Gewicht). Mir flog ein TEK 466 zu, 2 Kanal, 
Manualtasche voll Zubehör, ebenfalls aus einem Siemens Labor, gerade 
noch "portable"ツ

https://w140.com/tekwiki/wiki/466

Geschenkter Gaul. Den hebe ich gerne noch einige Male auf den Prüftisch.
#6967256
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Ok. Kleine Korrektur, Tektronix distributed deflection verwendete noch 
aufgeteilte Ablenkplatten, die von helixförmigen Transmission-Lines 
gespeist wurden. Die echte Wanderfeld-Ablenkung wo die Transmission-Line 
den Strahl direkt ablenkt, wurde offensichtluch erst später realisiert.
U.a. baute Philips derartige Oszilloskopröhren.
Gast #6967259
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Thorsten S. schrieb:
> Transmission-Line in Form einer Wanderfeld-Wendel

Das ist kein Oszilloskop sondern als Ergebnis vierjähriger 
Entwicklungarbeit ein technisches Kunstwerk, nichts für die tägliche 
Arbeit, sondern gebaut für die (Kern)Forschung, daher Spezialkamera und 
die Dekontaminationen.

Für den Technikkunstmarkt eher uninteressant, denn leider kein Unikat.

Es schadet sicher nicht, die Provenienz mit einem Geigerzähler zu 
prüfen.
#6968224
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Andre G. schrieb:
> Was außer OPVs kommt sonst in Frage?

Mit Kettenverstärkern hat man das gemacht.
Zuerst mit Röhren, später wohl auch mit Transistoren *).

Man braucht dafür eingangsseitig eine Verzögerungsleitung mit 
Anzapfungen, die etliche einstufige Breitbandverstärker speisen.
Ausgangsseitig arbeiten die Verstärker ebenfalls auf die Anzapfungen 
einer Verzögerungsleitung, die eine andere Impedanz haben kann.
Zur Vermeidung von Reflexionen sind beide Verzögerungsleitungen an ihren 
"falschen" Enden mit Widerständen abgeschlossen.


*)
P.S.: Mittlerweile auch als IC zu haben: 
https://www.mouser.de/datasheet/2/412/CMD242_Data_Sheet-1950505.pdf

Nicht gerade billig, aber umsonst ist der Tod, und der kostet das Leben.

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