hallo
habe eine grundlegende frage zur impedanzanpassung wenn es langsam zu
höheren frequenzen übergeht, so ab 15 MHz aufwärts. wäre gut wenn mir
jemand etwas grundlegendes verständnis rüberbringen könnte.
in meinem fall will ich mir eine breitbandige eingangsstufe bauen im
A-Betrieb.
ich habe bereits gelernt dass im HF bereich anpassungen vorgenommen
werden, damit maximale leistung übertragen wird wegen dem
reflexionsfaktor. die gängisten methoden sind übertrager oder Pi-Glied.
dabei wird bei z.b. einem zu großem eingangswiderstand die spannung
hochtransformiert, damit trotzdem die gleiche leistung an dem größeren
widerstand umgesetzt wird (so hab ichs verstanden).
meine 3 fragen sind folgende:
1. wenn bei der anpassung am eingang meine amplitude schon um z.b.
faktor 5 oder 10 hochtransformiert wird und dann im verstärker nochmal
verstärkt wird dann kanns doch passieren dass meine amplitude maßlos in
die begrenzung geht wenn ich in meinem fall nur 9V versorgung habe. wie
kann ich das verhindern ?
oder hab ich da einen denkfehler? eigentlich will ich meine amplitude
nur um den faktor des verstärkers verstärken.
ausserdem gelten diese impedanztransformationen nur für eine bestimmte
frequenz.., wenn ich z.b. breitbandig zwischen 15 und 150MHz verstärken
will hab ich doch ein problem.
2. ab welcher frequenz sind leistungsanpassungen überhaupt notwendig ?
als NF-schaltungsentwickler wählt man ja gewöhnlich die
spannungsanpassung für maximale spannungsamplitude.
3. wie mess ich am besten den signalverlauf innerhalb meiner schaltungen
bei frequenzen ab 15 MHz ? mein tastkopf hat 15 pF + 30 pF am eingang
vom oszi macht 45pF, das dämpft schon gewaltig. was mach ich da am
besten wenn ich meine schaltung durch die messkapazität nicht
beeinflussen will ?
ich muss ja irgendwie überprüfen ob meine amplitudenwerte richtig sind.
mfg
zu 3 erstmal: ein 10:1 Tastkopf hilft schon sehr, der hat noch 4-7pF.
Sonst mißt man entweder mit thermischer Leistungsmessung, also ein
Widerstand, dessen Wärmeentwicklung gemessen wird - der kommt anstelle
der folgenden Stufe nur zum Messen rein - oder man schaltet einen
Meßrichtkoppler in die Leitung, der einen definierten Bruchteil der
Leistung auskoppelt, wahlweise zu einer Detektordiode oder auch einem
thermischen Leistungsmesser.
zu 2
Leistungsanpassung immer wenn der Verstärker bei der Frequenz nicht mehr
viel Leistungsverstärkung hat, man holt aus der Schaltung raus, was man
bekommen kann.
Im NF-Bereich ist Leistungsverstärkung keine solche Kostenfrage.
Außerdem werden z.B. Lautsprecher mit "harter" Spannung angesteuert ,
Innenwiderstand gegen Null, weil es sonst zu Resonanzen kommt.
zu 1
durch Resonanz ( Schwingkreise) kann die Spannung höher als die
Betriebsspannung gehen, aber im Prinzip stimmt die Überlegung.
Breitbandige Anpassungen sind tatsächlich eine Kunst, traditionell hat
man das gern vermieden, Funktechnik war immer eine schmalbandige
Angelegenheit.
Die 50 Ohm-Anpassung ist ja nicht zwingend, es ist nur messtechnisch
sinnvoll, alles auf eine bestimmte Impedanz zu beziehen. Man kann dann
einzelne Baugruppen entwickeln, die sich einfach zusammenschalten
lassen.
Es gibt nur einen wirtschaftlich sinnvollen Wellenwiderstand irgendwo
zwischen 50 und 75 Ohm, wobei 75 Ohm einen dünneren, preiswerteren
Innenleiter im Koaxkabel bedeutet, weshalb dieser Wert in der
Radio/Tv/Sat- Installationstechnik benutzt wird. Alte Meßgeräte von
Rohde&Schwarz haben noch 60 Ohm
> 3. wie mess ich am besten den signalverlauf innerhalb meiner schaltungen> bei frequenzen ab 15 MHz ?
Manchmal genügt eine einfache Ge/Si HF-Diode und
ein hochohmiger Spannungsmesser, um ein Signal zu verfolgen ;)
die spannungsbetrachtung und sachen wie 'hochtransformiert' sind hier
nicht korrekt. die anpassnetzwerke dienen dazu, die impedanzen
anzupassen. ein beispiel:
du hast einen generator/quelle mit einem beliebigen innenwiderstand
(meinetwegen reelle 50öhme). damit willst du hochfrequent (da macht es
halt am meisten sinn) ne endstufe betreiben die aber einen
eingangswiderstand von meinetwegen 600öhme hat (alles nur beispiele).
wenn du die beiden direkt miteinander verbinden würdest hättest du
heinen harten übergang (vgl. stoßstelle) an denen streuungen/reflexionen
auftreten. um das zu vermeiden, entwirft man anpassglieder aus reaktiven
bauteilen (L, C) die im grunde nix anderes sind als schwingkreise
(saug/sperr). anpassung entsteht in diesem fall, wenn der generator bei
der angepassten frequenz eine last von 50ohm 'sieht', und umgekehrt die
last nen generator mit 600ohm 'sieht'. dann ist der reflexionsfaktor
null. das ist ein triviales beispiel, in realität ist das sehr viel
komplizierter weil verluste der elemente und andere sachen eine wichtige
rolle spielen. wenn du nen HF-skipt suchst dann sag bescheid, ich geb
dir nen link.
pumpkin
Da werden schon Spannungen hochtransformiert, beispielsweise bei der
Anpassung einer Magnetringantenne. Die hat im Hochpunkt einen
Abstimmkondensator, dessen Plattenabstand zum Beispiel für 4 Kilovolt
ausgelegt ist, weil bei 100 Watt auf Kurzwelle an der Antenne solche
Spannungen auftreten.
das ist eine spezielle anwendung. aber bei normalen anpasskreisen kann
man von soetwas nicht sprechen.
zu der sache mit der breitbandigkeit: in diesem fall steht man vor einem
kleinen problem bei dem kompromisse eingegangen werden müssen. die
netzwerke müssen dann breitbandiger ausgelegt werden wobei die grenzen
der anpassung enger werden.
pumpkin
sicher, die 'versauen' dann die güte und drücken somit die bandbreiten
hoch. das ist das was ich meinte. bandbreite_"verstärkungs"_produkt =
const.
pumpkin
hallo
erstmal danke für die antworten, das mit dem 10:1 tastkopf hab ich schon
geklärt, die im labor haben einen aktiven mit 8pF.
zum thema anpassnetzwerke:
also ich lass da noch nich locker *g
nehmen wir einen übertrager als anpassglied.
der quellwiderstand sei 50 Ohm und die Last 200 OHm. das
wicklungsverhältnis wird so gewählt, dass die spannung im sekundärkreis
größer wird (also bei den 200 OHM). damit die Leistung in beiden
widerständen gleich ist, muss die spannung in den 200 OHm 4 mal so groß
sein wie in den 50 Ohm. bei einer eingangsamplitude von 1V macht das
dann 2V am 200 OHm widerstand, wobei 0.5V
in den 50 OHM abfallen. die quelle "sieht" an der primärspule auch 50
Ohm, sodass 0.5V auch an dieser stelle abfallen müssten. das ganze mal 4
ergibt dann 2V am Ausgang.
!wenn ich hier einen denkfehler mach bitte ich um korrektur!
sogenannte Pi-Glieder ( z.b. C-L-C) machen auch nichts anderes als eine
Resonanzüberhöhung bei der Arbeitsfrequenz oder -dämpfung je nachdem ob
man am eingang oder ausgang anpasst.
mfg
Hallo mathias,
dein Denkfehler liegt in der Betrachtung der Transformatoreigenschaften.
Impedanzen (Z bzw. R) werden mit dem Quadrat der Windungszahlen (n)
transformiert.
Also für 50 auf 200 Ohm (Z2/Z1=4) müssen n2/n1=2 sein.
Herleitung aus den Transformationseigenschaften für Spannungen und
Ströme:
U2 = n2/n1 * U1 und I2 = n1/n2 * I1 ergibt U2/I2 = (n2*n2)/(n1*n1) *
U1/I1.
Schöne Grüsse,
Franz
hallo nochmals :)
ok ich kam da etwas durcheinander, muss noch wurzel ziehen vorher.
aber es ändert trotzdem nicht wesentlich meinen standpunkt dass die
spannung
nach dem anpassglied größer is als davor.
um z.b. von 50 auf 2kOhm zu kommen brauch ich ein übertragungsfaktor von
ca. 6,3. bei 1V eingangsamplitude gibt das etwa 3.15V am ausgang, vorher
wurde es halbiert. rechnet man die spannung ins quadrat durch 2kOhm
kommt man auf ca. 5mW, was auch beim 50 Ohm widerstand abfällt.
wenn ich jetz diese 3.15V mit den 1V vergleiche, kann man sehr wohl von
einer
hochtransformation reden.
hab gerade mit nem hilfsprogramm das äquivalente Pi-Glied ausgerechnet,
er zeigt im frequenzgang auch faktor 6,3 an bei meiner frequenz.
sogesehen gut zu wissen dass mein Anpassnetzwerk bereits mit in die
Verstärkung eingeht, sofern es sich um eine verstärkerstufe handelt.
mfg
@mathias: die resonanzüberhöhung steigert die spannung, aber darum geht
es bei anpassung nicht. es geht tatsächlich um die widerstandsanpassung.
deswegen meinte ich dass 'hochtransformiert' ein eher unglückliches wort
ist in diesem zusammenhang. nich krumm nehmen.
pumpkin
bin beeindruckt von dem script.
wäre froh wir hätten alles so ausführlich mit zick beispielen
durchgemacht,
speziell im bereich LC-filter oder resonanzverstärker.
mfg
auf jeden fall, dieser prof ist wirklich hinterher mit dem stoff den er
uns reindrückt. aber dafür ist die tinte im füller quasi nur noch zum
kühlen der spitze da - soviel pinseln wie bei dem tut man selten ^^ .
freut mich jedenfalls dass du was mit anfangen kannst.
pumpkin
Besten Dank!
Mit dem script komm ich wohl klar...
Hab nämlich nen buch über hf daheim und das ist mir noch ein bischen zu
hoch...
Vielleicht versteh ich nach dem script worums in dem buch geht ;)
MfG
wanie
oh ja, das mit den HF büchern ist so eine sache: bisher habe ich oder
nen kollege kein gutes grundlagenbuch gefunden - die meisten sind zu
theoretisch und steigen gleich mit feldtheorien ein.
wenn jemand hier im forum nen heißen tip hat wäre ich dankbar.
pumpkin
