die Spannung an einem 0.001 Ohm Shunt soll über ein RG58 Kabel zu einem Oszilloskop übertragen werden. Dabei können schnelle transiente Vorgänge im µs Bereich auftreten. Das Kabel ist einige Meter lang und am Oszi mit
50 Ohm abgeschlossen. Wie muss das Kabel am Shunt angeklemmt werden? a) direkt b) mit 50 Ohm in Reihe mit dem Innenleiter (wobei dann nur noch 50% am Oszi ankommen) c) oder ist das in diesem Fall egal, weil vom Oszi kein Signal kommen kann und die Reflektionen am anderen Ende daher keine Rolle spielen?
Theoretisch möglich. Praktisch wird natürlich auch an Oszi / 50 Ohm ein bisschen was reflektiert werden, so daß...
..eleganter ist, weil die Reflektionen dann nochmal stark gedämpft werden, bevor sie wieder kommen. Wenn die 50% Signal noch reichen, würde ich das so tun. Ansonsten wäre vielleicht noch ein Verstärker mit 50 Ohm Ausgang direkt am Shunt möglich.
... und dran denken, was passieren koennte, wenn der Shunt mal aufgeht.
Auch die Massen beachten. Es passiert rasch, dass auf dem Mantel des RG58 fette Stroeme und Stromspitzen auftreten. Wenn man nur die Transienten ueberwachen moechte, waere ein Ringkernuebertrager angebracht. Mini-Ciruits etc.
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Gruesse, Joerg
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Das ist ein halbes T Glied, quasi ein Tastkopf mit 50 Ohm Ausgang. Das 50 Ohm Kabel direkt anschließen geht nicht! Auf keinen Fall! Es würde als kapazitive Last die Impulse glätten.
Ich denk grad nach über die Dimensionierung,
80 und 60 Ohm ungefähr hab ich in Erinnerung, findet man oft auf Platinen für schnelle Signale. Für 1 Flasch Bier geh ich suchen.
die Spannung an einem 0.001 Ohm Shunt soll über ein RG58 Kabel zu einem Oszilloskop übertragen werden. Dabei können schnelle transiente Vorgänge im µs Bereich auftreten. Das Kabel ist einige Meter lang und am Oszi mit
50 Ohm abgeschlossen. Wie muss das Kabel am Shunt angeklemmt werden? a) direkt b) mit 50 Ohm in Reihe mit dem Innenleiter (wobei dann nur noch 50% am Oszi ankommen) c) oder ist das in diesem Fall egal, weil vom Oszi kein Signal kommen kann und die Reflektionen am anderen Ende daher keine Rolle spielen?
Wenn du R1 = 50 Ohm und R2 = unendlich zulässt, dann sind wir uns einig. Ich will ja nur den korrekten Abschluss sicherstellen, damit keine Reflektionen auftreten können. Das Signal soll möglichst unverfälscht zum Oszi übertragen werden. Dass dann nur noch 50% der Spannung am Oszi ankommt stört mich nicht, aber eine zusätzliche Abschwächung brauche ich nicht.
Muss man das 50 Ohm Kabel nicht als ohmsche Last betrachten? Es hat ja nicht nur Kapazität, sondern auch Induktivität.
Braucht man auch nicht. Ein 50ohm am Ende nach Masse (oder Scope auf
50ohm schalten) reicht. Guertel plus Hosentraeger waere noch ein 50ohm in Serie am Shunt-Anschluss. R2 braucht man nicht, ist wie Sonnencreme unter der Badehose ;-)
Wenn man es korrekt mit 50ohm abschliesst, ist es eine ohmsche Last. Bei ganz langen Kabel misst man mit dem Ohmmeter natuerlich einige Ohm mehr, ist ja kein Supraleiter.
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Gruesse, Joerg
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Lustig, als ob drei Herren dieselbe Sache beschreiben:
a) Elektriker - aha 600 Ohm, P=U²/R -> da hängt eine 100W Glühbirne dran b) Teleföner - aha 600 Ohm, alles i.O. -> da hängt ein Telefon dran c) HF-Fuzzi - oh Reflexion nach 100 nS -> die Leitung ist offen
Bei den "schnellen" Signalen "einige µs", also irgendwas < 1 MHz würde ich, wie von Jörg vorgeschlagen, den Eingang mit der Impedanz passend zum Kabel abschließen.
zu a) Die Kabelkapazität ist dann an einem Ende mit 0.001 Ohm und am anderen mit 50 Ohm abgeschlossen also einige 100 pf bis einige nF parallel mit fast 0 Ohm --> egal
zu b) Mit 50 Ohm abschließen damit höherfrequentes > 1 MHz am Eingang nicht reflektiert wird - sicherheitshalber.
zu c) bei 1MHz haben wir eine Wellenlänge von 300 Metern, ist das Kabel kürzer als Lambda/4 ist kann man die Leitungstheorie meist vernachlässigen.
Am Sun, 11 Jan 2009 09:01:21 +0100 schrieb Helmut Wabnig:
Ausbildungsbedingt. "Die Elektrotechnik ist eines Informatikers unwürdig!" Das lernt man an der Uni Bremen. "Es ist Angst. Angst vor den Tensor." Ein Mathelehrer an der Gymnasialen Oberstufe in Bremen auf die Frage hin, warum man im Matheunterricht keine mathematischen Begriffe lernt, sondern nur "Vektorgeometrie". "Oh ja, dashochinteressante Gebiet der Vektorgeometrie". Der Vektor definiert als vorne spitz und hinten gefiedert. Noch eine Frage: "Normalerweise definiert man den Vektor als Element des Vektorraumes, der wiederum über seine Axiome definiert ist." Dazu: "Wir haben Angst vor dem Axiom. Sehen Sie mal, das versteht doch heutzutage niemand mehr." Na dann.
Grunds=E4tzlich w=E4re ja ein abgeglichener Tastkopf das Richtige, weil durch den Abgleich hast Du Dich ja davon =FCberzeugt, dass Rechtecksignale ohne sichtbare =DCber- oder Unterschwinger =FCbertragen werden. Die praktische Frage ist nat=FCrlich ob Du bei l=E4ngeren Kabel noch einen Abgleich hinkriegst und ob die Aufl=F6sung dann noch ausreicht.
=DCber Reflexionen w=FCrde ich mir nicht so nen Kopp machen: Bei einigen Metern liegt die Signallaufzeit (auch der Reflexionen) im Bereich 10 ns. Das wird also normalerweise alleine schon durch die Strahlbreite gar nicht aufgel=F6st...
Du kannst ja Deine Kabelanordnung an den (vorhandenen?) Abgleichausgang des Oszis anschliessen. Wenn das Signal dann sauber aussieht, dann ist die Welt doch in Ordnung.
Die üblichen "abgleichbaren" Tastköpfe teilen 1:10. Da bleibt dann nicht mehr richtig viel vom zu messenden Signal übrig.
Üblicherweise können mit dem Abgleich die Toleranzen des tastkopfeigenen Kabels und des Oszilloskopeinganges ausgeglichen werden. Zusätzliche Kabel sind da nicht berücksichtigt.
"Schnelle transiente Vorgänge" sieht mir nach weniger als 10ns aus. Und selbst wenn es im Bereich von 10ns angesiedelt sein sollte (der OP lässt sich darüber leider nicht aus und der Markt für Kristallkugel-Poliertücher scheint momentan komplett ausverkauft zu sein), wäre es _gerade_ dann eine schlechte Idee, einen kapazitiven Tastkopf zu verwenden. Dessen Resonanzfrequenz liegt nämlich grob im Bereich um 160MHz, was zu scheinbarem Überschwingen der zu messenden Flanken führen würde. Da würde er dann vergeblich versuchen, seinen zu messenden Aufbau zu korrigieren, da die Überschwinger ja durch den Tastkopf verursacht werden.
Der von anderen vorgeschlagene ohmsche Tastkopf ist -- zumal die Quelle sehr niederohmig ist und ihr Signal dadurch kaum verfälscht wird -- ideal.
Ich glaube nicht, dass der Kalibriergenerator des Oszilloskopes an dem
1mOhm-Widerstand allzu viel Signal liefern würde. Die Flanken zu beurteilen dürfte da doch etwas schwierig sein.
Wie von anderen bereits vorgeschlagen: 50Ohm (mit möglichst geringer parasitärer Kapazität des Widerstandes) direkt am Shunt in den Signalpfad. Zusammen mit dem Shunt gibt das einen guten Abschluss, und mit Signalverfälschungen ist nicht zu rechnen (abgesehen vom Faktor 1/2).
Grüße,
Günther
PS: Der ach so hochohmige 1:10-Tastkopf hat aufgrund seiner Kapazität (meist ca 10pF) bei 100MHz gerade mal noch eine Impedanz von 160Ohm. Nix
10MOHm. Da ist mir ein ohmscher 1:20-Tastkopf mit konstant 1kOhm (2x475Ohm im Signalpfad plus 50Ohm externer Abschluss am Messgerät) über den ganzen Frequenzbereich doch sehr viel lieber. Da weiß ich genau, womit ich die Quelle belaste. Außerdem klaut mir das hässliche, selbstgebaute Ding auch keiner.
Die Quelle hat in diesem Fall eine Impedanz von 1mOhm. Da müsste man schon einiges an Kabel anschließen, damit dessen Kapazität das Signal nennenswert verfälschen könnte.
Ja, wir wissen nicht, welches Signal der OP erwartet und wie die Aufl=F6sung seines Oszis ist...
nen
Mit dem (kapazitiven) Abgleich will man erreichen, dass der Spannungsteiler auch kapazitiv das gleiche Teilerverh=E4ltnis hat wie ohmsch; damit man also weder einen Hoch- noch einen Tiefpass hat.
t
zu
Er schrieb doch: "im =B5s Bereich".
Selbstverst=E4ndlich nur die Kabelanordnung an den Kalibriergenerator anschlie=DFen. ;-)
f Für schnelle Strommessungen größerer Ströme sind Shunts ungeeignet, außer man hat einen koaxialen Plattenshunt (hat nicht einmal das Hochspannungsinstitut der TU-Graz).
Beispiel Hochspannungs-Kondensatorentladung (Blitzlampe eines Farbstofflasers):
Es wird ein Spitzenstrom von 1000A in 1us erreicht => dI/dt=10^9A/s. Der Strom wird über einen üblichen Stromshunt 60mV@60A => R=1mOhm gemessen. => 1000A erzeugen 1V Stannungsabfall am 1mOhm. Die Spannungsmessklemmen des Shunts haben einen Abstand von 30mm. Mit einer angenommenen parasitären Induktivität 1nH/mm
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das ergeben sich somit eine parasitäre Induktivität von 30nH. Da wir einen Stromanstieg von 1000A/us an einer Induktivität von 30nH haben ergibt sich an dieser ein Spannugsabfall von 30V.
=> wir messen an den Spannungsklemmen eine Spannung die viel größer ist als der tatsächlich Spannungsabfall der durch den ohmschen Widerstand erzeugt wird => scheinbar zu hoher Strom
Lösung:
alternative Messmethode verwenden z.B.: Rogowskispule für HF-Anteil (Koaxkabel mit aufgebrachter Wicklung und RC-Tiefpass) Ein RC-Tiefpass wirkt ab 100*fg wie ein Integrator (-20dB/Dekade und -90°)
Oh, sorry, da habe ich wohl aufgrund des "schnelle transiente Vorgänge" im OP den Rest des Satzes mit dem "im µs Bereich" ignoriert.
Nun gut, wenn es dann _so_ langsam ist, würde ich mit Anpassung auf der Quellseite vermutlich gar nicht erst 'rumtun. Und wenn doch, dann eben den schon erwähnten 50Ohm-Widerstand in Serie zum Innenleiter einsetzen, mit externem 50Ohm-Abschluss am Messgerät.
Genau. Deshalb schrieb ich auch so abstrakt "Kabelanordnung", also egal wie das dann ausgef=FChrt wird. Man ist zwar auf der besseren Seite, aber wirklich notwendig erscheint es nicht, genauso wenig wie eine Kabelanpassung =FCberhaupt. Der Einwand mit der Induktivit=E4t des Shunt von Harald erscheint mir viel wichtiger...
Das ist ein berechtigter Einwand. Um die Induktivität des Shunts möglichst klein zu machen wollte ich 10 Stück 0.01 Ohm induktionsarme Widerstände sternförmig auf einer Groundplane anordnen. In der Mitte am Sternpunkt geht nach oben der dicke Leiter weg, wo der zu messende Stromstoss durchgeht. Das Koaxkabel kommt von unten durch ein Loch in der Groundplane, und ist somit auf kürzestem Weg mit dem Sternpunkt verbunden (da kommt dann noch der induktionsarme 50 Ohm Widerstand dazwischen). Könnte das so funktionieren? Oder gibt es bessere Vorschläge?
hmm... das kannte ich noch nicht. Ist diese Anordnung unempfindlich gegen das elektrische Feld?
Ich möchte noch konkretisieren um welche Frequenzen es hier geht. Im schnellsten Fall wäre ein 4µs/10µs Stromstoss zu messen.
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