Induttanza di un cavo...

Guardando con intensita` nella palla di cristallo, potrei dire molte decine di nanohenry. Guardando ancora meglio, con piu` precisione posso dire boh?

In realta` una linea e` una linea, e gli effetti reattivi di una linea corta dipendono dalla resistenza su cui sono caricati.

Se la linea e` adattata, non si vedono effetti capacitivi o induttivi. Se l'impedenza di carico e` maggiore di quella caratteristica, l'effetto della linea e` capacitivo, se invece la resistenza di carico e` minore di quella caratteristica, si vede una caratteristica induttiva.

Stai considerando l'impedenza di ingresso, o la partizione fra linea e carico, vero? Non altre cose strane in cui la linea non fa la linea, spero :)

Franco ha scritto:

Allora..

Ho dato un'occhiata molto rapida nell'internetto ed ho trovato una formula per un "wire" semplice di circa 1/2Pi * 10-7 Henry/m...Ovviamente il coax è un alro paio di maniche e mi asptto che l'induttanza sia più alta.

Tornando al problema: ho una frequenza di 20 MHz su un cavetto di 15cm per cui essendo la lunghezza d'onda nella regione dei metri (decine, in aria), ho sempre pensato di trascurare l'effetto di trasformazione del carico da parte di questa linea.

In buona sostanza, ho due circuiti di cui ho misurato le impedenze. Poi avviene che questi circuiti li collego con un cavetto coassiale, ed il comportamento in frequenza non è quello che mi aspetto. Ho pensato che forse questo pezzo di cavo, anche se "ancora non è una linea", si comporta come un'induttanza in serie alla mia impedenza di carico. Se vogliamo dirla tutta, c'è pure una capacità verso massa, data sempre dal cavo. Ma probabilmente questa è piccola rispetto al carico (anch'esso capacitivo e più grosso, quindi arriva prima lui :)) e "non si vede".

Probabilmente le due descrizioni di "linea seppur corta" che trasforma un certo carico, e "induttanza serie - capacità shunt", si equivalgono. Anzi, non può che esser così.

Che mi dici?

Passa il link, anche perche' l'induttanza di un filo singolo non e` definibile, c'e` solo per un circuito chiuso.

Nel coax l'induttanza e` piu` bassa, perche' il conduttore di ritorno e` vicino a quello dell'andata e c'e` meno spazio per il campo magnetico.

Si, OK, oppure No, puoi trascurarla oppure no, a seconda che faccia una analisi distribuita o concentrata. Il risultato e` lo stesso.

Si`, e` esattamente cosi`. O lo pensi come una C in parallelo, che si sente quando l'impedenza di carico e` >Zo, oppure una L in serie, quando il carico ha impedenza

E' trascurabile per certe applicazioni, ma l'effetto c'e'.

Come sono i circuiti? Cosa hai misurato? Cosa ti aspettavi? FidoCad!!!

Che hai le idee un po' confuse. Comunque, se il carico e' capacitivo l'effetto della linea (almeno finche' e' corta) e' molto simile a quello di un'induttanza in serie.

Ciao, RoV

Perche' dici cio'? Non ho verificato la formula di Michele, ma ho presente un tipico di

Ciao, RoV

RoV ha scritto:

Perché?

Già...ma non è quello che ho detto? Chiedevo appunto una stima.

Ciao

Perche' cosi` dice l'elettrotecnica :)

E` una approssimazione, probabilmente fatta usando le induttanze parziali.

FOrse la tua elettrotecnica e` diversa dalla mia :)

Ciao

Perche' la descrizione mi pareva poco tecnica...

Ah si?

Beh, fatti il conto:

Detta Z0 l'impedenza della linea (50 ohm) e ZL quella del carico (un numero complesso RL+jXL), l'impedenza all'ingresso e'

Zin = Z0*(ZL+j*Z0*tan(beta*elle))/(Z0+j*ZL*tan(beta*elle))

dove: beta = 2*pigreco/lambda lambda = c/f = lunghezza d'onda nel coassiale (minore di quella nel vuoto del fattore di velocita', ad es. di un fattore 1.45 se il dielettrico e' teflon come di solito nei cavi rigidi). elle = lunghezza del tratto di cavo (stessa unita' di misura di lambda - es. metri)

Ciao, RoV

Franco ha scritto:

Mi sa che hai ragione...L'induttanza è il rapporto tra flusso e corrente che lo genera, ed esiste solo per una superficie che poggia su una linea chiusa...Devo riprendermi i libri in mano. Mi vergogno assai.

Si, anch'io tornando a casa pensavo a questo...Poi però ho immaginato il conduttore interno e quello esterno come una spira, la cui area dipende dalla lunghezza del cavo...Ed ho pensato che fosse più grande che nel caso di "cavo singolo" come quello riportato nel link di sopra.

Probabilmente però il caso del "cavo singolo" presuppone un piano di massa o qualcosa del genere...boh, devo investigare. Chissà che questa non sia la volta buona che capisco un po' di più il campo magnetico :)

Insomma, quello che dicevo io: le due analisi devono coincidere. Poiché però mi interessa vedere cosa succede alla tensione sul carico, sapendo cosa succede prima del cavetto, mi sa che è meglio considerare il cavetto stesso come un'induttanza in serie. Capisco che sia esattamente lo stesso, ma mi vien più semplice pensare in questi termini.

Si, è tutto chiaro, grazie. Diciamo che ho due circuiti A e B, collegati da un cavetto. Il circuito A ha una funzione di trasferimento nota, e pure un'impedenza d'uscita che conosco con buona approssimazione. Il circuito B è un carico, diciamo un R-C serie.

Mi interessa vedere cosa fa la tensione, soprattutto in termini di fase, quando i due circuiti sono connessi e misuro ai capi di B. Il cavetto però mi introduce uno scostamento che - nel mio caso - crea problemi.

Son contento di averci visto giusto, domani faccio du' calcoletti e penso di uscirne vincitore.

Molte grazie a tutti voi!!

RoV ha scritto:

Boh, sicuramente hai ragione, non è un granché come post :)

si. Mi serviva, però, una stima di quanto potesse valere questa induttanza, per un 15cm di cavo. Domani guardo su qualche librazzo e penso che ne verrò a capo.

Grazie RoV, ma non mi serviva la trasformazione di impedenza. Dicevo appunto di volermela cavare con un induttanza serie, viste le dimensioni di molto inferiori alla lunghezza d'onda nel cavo.

Forse no :). Ho guardato meglio, e' inevitabile chiudere il circuito... Pero' ci sono moltissimi casi in cui l'approssimazione di induttanza di un tratto aperto e' piu' che buona: ad esempio per le induttanze concentrate che mettiamo nei circuiti (valore enorme rispetto al resto del loop), oppure nel caso gia' citato di filo molto sottile rispetto al raggio della spira che descrive. Al riguardo prima pensavo alla definizione di induttanza come L=2W/I^2 (dall'energia magnetica) e ragionavo sul fatto che un filo ha un campo magnetico concentrico ad esso che racchiude la maggior parte dell'energia a breve distanza, pertanto non vedevo la difficolta' a definire L.

Ciao, RoV

RoV ha scritto:

Come al solito, non finisco di stupirmi della mia ignoranza...In questo caso particolare però devo dire che gli indizi erano pesanti: ho sempre saputo di avere un "buco" di comprensione per quanto riguarda il magnetismo.

Ma - mentre venivo dondolato dal tram stamattina - pensavo a questa storia dell'induttanza di un singolo filo ecc..Non ho ancora recuperato i testi ma credo che il discorso sia il seguente: per quanto mi ricordo, l'induttanza viene definita come rapporto tra il flusso magnetico e la corrente che ne è causa...Penso che la tua definizione con l'energia diviso I^2 sia analoga, anche se non mi son preoccupato di analizzarla dimensionalmente.

Dunque, se ci fermiamo al rapporto tra flusso e corrente, o tra energia e corrente al quadrato, possiamo prendere anche un filo indefinito e definire la nostra "induttanza del filo".

Però, ho pensato: quello che ci interessa notare è l'effetto che il campo magnetico generato in una certa sezione di filo esplica *su un'altra* parte di filo, su un altro "elemento di corrente". In soldoni, è necessario che le linee del campo generato dall'elemento A vadano ad intersecare una zona dove scorre una corrente *diversa* da quella che ha generato le linee. In questo modo si esplica l'effetto di autoinduttanza, ossia la tendenza a mantenere lo status quo ecc ecc..

Ecco perché non ha senso parlare di induttanza di "un filo": nel filo il campo è concentrico e nessuna linea di forza va a rompere le scatole ad altri elementi di corrente. Se invece piego il filo, faccio in modo che il campo generato in una certa sezione influenzi la corrente che scorre in un'altra sezione, ed ho finalmente la mia "autoinduttanza", che è quello che mi interessa.

Che ne dici?

Dovrei ripassare un po' per essere sicuro delle condizioni in cui sono equivalenti, non credo in tutta generalita' (es. mezzo lineare, uniforme, isotropo, ...?).

Pero' solo approssimativamente. In realta', per quanto grande sia il diametro della spira che inevitabilmente chiudiamo col nostro circuito, l'induttanza cresce piu' che linearmente con la lunghezza del filo.

No. Il concetto e' quello di campo che attraversa la superficie che andiamo a chiudere con la corrente. Per quanto poco, conta anche il campo molto lontano dai fili.

RoV

Ciao Ottime le disquisizioni teoriche, ma nel tuo caso ,a 20 Mhz, non sara' certo un cavetto di 15 cm a fare disastri !! Io lavoro a 2 Ghz e li il millimetro e' importante, ma a 20 Mhz che tu metta il cavetto o un pezzetto di filo da 1 cm, non deve cambiare quasi nulla !!!! Se hai beghe e' il circuito a cui ti colleghi che le crea !!!! Il tuo cavetto (100 pF al metro)avra' circa 15 pF di capacita' , e a meno che tu ti colleghi alla uscita di un amplificatore selettivo, accordato,dove 15 pF potrebbero essere importanti, non sara' il cavetto a disturbarti troppo.

Fammi sapere

Ciao Giorgio

giorgiomontaguti ha scritto:

Uè ciao Giorgio :)

Anch'io lavoro ad "alte frequenze" (intorno ai 10GHz), per cui figurati, 'sto cavetto de 15cm, interessato solo dalla "bassa frequenza", non mi aveva mai preoccupato ;)

Facevo lo stesso discorso che fai tu, e l'ho fatto per lungo tempo, tra l'altro. In effetti, poi, tutto torna: come hai detto tu, non deve cambiare *QUASI* niente. Il crudele destino del progettista vuole, però, che io abbia un carico capacitivo - l'impedenza d'ingresso di un VCO - alla fine di questo piccolo cavetto che collega un mio filtro...

Insomma, è un sistema di retroazione, simile ad un PLL ma con altre "variabili", che praticamente diventa al limite di stabilità anche là dove, stando alle misure ed al progetto delle reti, non dovrebbe esserlo.

La ragione, oltre che nell'imprecisione delle misure (devo ri-valutare l'impedenza d'ingresso del VCO) e della caratterizzazione del resto del circuito (che lavora a microonde e dunque è più difficile da misurare...C'è di mezzo un mixer ed altre robine), sta proprio nell'induttanza di questo piccolo pezzo di cavo.

In realtà, di cavetti ce ne sono due, per una lunghezza complessiva di

Poi però ieri ho inserito i miei "cavetti" nella simulazione, ed ho notato lo stesso effetto che poi riscontro nella pratica. La presenza di questa induttanza in serie rende il sistema più instabile (diminuisce il margine di fase).

Ho accorciato i cavetti e la performance è migliorata sensibilmente.

Ne deduco che il discorso fila, ed ora sto preparando un layout-ino per ottimizzare le varie "distanze", laddove finora ero andato di saldatore e filetti...Tanto siamo "a bassa frequenza" :)

Il discorso è che - effettivamente - l'effetto non è poderoso. Parimenti, però, il circuito è così sensibile che anche questo effetto - piccolo - gioca un ruolo importante.

Ciao Vedo che il tuo circuito e' molto piu' complicato del previsto, e gioca sulle parassite (capacita' e induttanze del cavetto). Come ti ha detto Franco e come certamente sai, la inpedenza di chiusura ,cambia completamente l'impedenza di ingresso del cavetto e quini puo' effettivamente provocare pasticci, Non mi e' chiaro cosa intendi per " impedenza di ingresso di un VCO " , che di solito e' comamdato in tensione e presenta impedenza di ingresso reale. Che simulatore usi ???

Ciao Giorgio

giorgiomontaguti ha scritto:

Ciao Giorgio,

uso ADS di Agilent perché normalmente lavoro con "alte frequenze" (10GHz). Questo circuito però è un'idea "nuova" che ho tirato fuori dal mio personale cilindro e c'è una parte a microonde e poi un'altra in banda base..va beh non mi dilungo.

L'impedenza d'ingresso del VCO l'ho modellata con un RC serie, i cui valori ho fittato da una misura che ho fatto. In realtà, probabilmente non sono stato accortissimo in questa misura, ma il comportamento dell'impedenza d'ingresso è grossomodo quello. Per basse frequenze, il VCO praticamente non assorbe corrente e per questo "lo piloti in tensione", poi piano piano inizia a succhiare ma è anche abbastanza ragionevole, visto che stai andando a pilotare un Varactor o qualcosa del genere, cioè in sostanza un condensatore.

Come mai dici di vedere un'impedenza reale? Questa cosa mi incuriosisce..

Ciao Vedo che sei nel .....difficile !!! Pensavo che tu usassi un VCO tipo 4046 , che almeno a basse frequenze ha impedenza alta e resistiva , ma se parli di varicap la cosa e' piu' complicata. Vedo che ti interessi di microonde . Io ho fatto diversi preamplificatori con microstriscie(1.7 Ghz) con adattamento in ingresso e uscita, prima con la carta di Smith, poi mi sono fatto fare da un amico un programma che fa le stesse cose,e tante altre, senza bisogno della carta. Parte dai parametri S del transistor e ricava le lunghezze delle linee di adattamento e degli stub per eliminare la parte reattiva. Gira sotto dos ed e' piccolissimo; se ti interessa ...fischia con un mail.(ricordami Microstr.exe)(ho anche RF99) Non ho esperienze a 10 Ghz e ho gia' difficolta' con linee di frazioni di millimetro a 1. 7 Ghz !!!! Raccontami come fai !!!

Ciao Giorgio

giorgiomontaguti ha scritto:

Si abbastanza...Alle volte proprio non so dove sbattere la testa :( D'altra parte, in queste occasioni mi ricordo sempre il faccione di un ex-collega-veterano-romano, che diceva: "eh, ma se erano buoni tutti, che chiamavano a noi?" :-DD

Grazie Giorgio,

magari al programmino ci dò un'occhiata che fa sempre bene.. La teoria degli adattamenti è sempre la stessa, e la carta di Smith ti permette di visualizzare molto bene quello che fai. Diciamo che ti dà una base solida dalla quale partire.

Lavorando in microstriscia, poi, c'è da tener conto che gli stub si possono inserire solo in parallelo, e salendo con la frequenza e con la larghezza di banda (o banda frazionale, come piace chiamarla), escono fuori tutte le magagne e non idealità dovuti - per esempio - al fatto che la microstriscia non supporta TEM ma modi suoi e quindi risulta dispersiva, e poi al fatto che uno quando *STUDIA* queste cose si accontenta di realizzare l'adattamento in un punto-frequenza, mentre in realtà si ha bisogno di una *banda* :-)

Per esempio, prima di mettermici sotto (e solo perché sono un "cacciatore") non sapevo dell'esistenza di reti di adattamento (sostanzialmente, filtri) con risposta di Chebichev, Butterworth ecc...Pensavo fossero solo i filtri ad avere queste proprietà.

Inoltre, l'impedenza che vai ad adattare fa sempre dei giri strani nella carta di Smith e - soprattutto - ti è nota con un certo grado di approssimazione.

Insomma metti tutto nel calderone e - ancorché io parta *sempre* da carta e penna (veramente, matita visto tutti gli errori che faccio) - alla fine ti ritrovi con un simulatore che prima fornisce un'interpretazione circuitale (ossia alle linee di trasmissione sostituisci un modello a parametri concentrati, complesso quanto vuoi). Poi se questo non ti basta, passi al simulatore di strutture planari, che ti fornisce una soluzione "edulcorata" delle eq. di Maxwell quando valgono certe condizioni. Già da questo secondo passo vedi delle differenze importanti.

Poi prendi il tuo bell'oggettino realizzato, e lo misuri. A 10GHz con le strutture in microstriscia devi stare attento...

Poi cerchi di sposare quello che hai misurato con quello che hai simulato, e di trovare il bandolo della matassa.

Questo con le strutture lineari...Con quelle nonlineari è ancora più un casino :(