Wie funktioniert diese Impedanzanpassungsschaltung? Wie simuliert man es richtig in SPICE?

Ich habe einen Schaltplan für eine Stromerfassungsschaltung, die einen dedizierten TI-Differenzverstärkerteil für Stromerfassungsanwendungen verwendet. Der Schaltplan enthält auch einen "Impedanzanpassungs"-Teil zum Verbinden des Spannungsausgangs des Differenzverstärkers mit einem BNC-Koaxialkabel. Dieses Koaxialkabel kann dann an der Leiterplatte befestigt und dann in ein Oszilloskop gesteckt werden.

Das Impedanzanpassungsbit besteht aus einem Potentialteiler mit einem Widerstand von 5 MOhm und 75 Ohm. Ich verstehe nicht, wie oder warum dies funktionieren würde (mein Verständnis der Impedanzanpassung ist etwas zweifelhaft, ich werde nicht lügen). Mir wurde gesagt, dass dieser Teil der Schaltung aus dem Internet stammt, und ich habe versucht, herumzugoogeln, konnte aber die Originalquelle nicht finden. Könnte jemand erklären, wie diese potenzielle Teilerimpedanz zu einem 50-Ohm-BNC-Koaxialkabel passt?

Nebenfrage:

Ich habe versucht, es in LTSpice zu simulieren, um vielleicht einen Einblick in die Funktionsweise zu bekommen, aber ich glaube nicht, dass mein Modell eines Koaxialkabels korrekt war. Ich habe hier einige typische Werte für Induktivität und Kapazität gefunden und dann den Widerstand des Kabels gemessen und auch diesen aufgenommen. Ich habe auch die Eingangsimpedanz des Oszilloskops nachgeschlagen, die besagt, dass sie 1 MOhm und eine Eingangskapazität von 13 pF beträgt. Ich glaube nicht, dass ich es richtig simuliere, aber ist dieses Schaltungsmodell eine ausreichend gute Annäherung? Aus dem verlinkten Artikel geht hervor, dass es auch eine parallele Leitfähigkeit gibt, aber ich habe keine Möglichkeit, dies zu messen, also habe ich sie weggelassen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Antworten (1)

Schauen wir uns zunächst den Koax in Ihrer Frage an: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Mit konzentrierten Parametern von 36,8 nH und 31,2 pF kann der tatsächliche Wellenwiderstand berechnet werden durch: -

Z 0 = L C = 34,34 Ohm.

Es ist also eindeutig nicht beabsichtigt, das Signal anzupassen, da eine signifikante Fehlanpassung vorliegt.

Als nächstes der Verstärker (INA240A). Das Datenblatt sagt uns, dass es keine nützlichen Signalausgänge über 1 MHz liefert und dass eine Übertragungsleitung bei 1 MHz "signifikant" wäre, sie wäre länger als etwa ein Zehntel der Wellenlänge von 1 MHz (300 Meter). ) bei 30 m oder mehr.

Wenn Sie also kein sehr langes Stück Koaxialkabel haben, hat das Dämpfungsglied nichts mit der Impedanzanpassung zu tun.

Nehmen wir an, Ihr Kabel war über 300 Meter lang. Da wir über ziemlich niedrige Frequenzen sprechen (weniger als 1 MHz), würde die charakteristische Impedanz des Koaxialkabels nicht wie 50 Ohm oder 75 Ohm aussehen - es hätte eine komplexe Impedanz und diese wird auch nicht durch den 75-Ohm-Widerstand angepasst.

Kurz gesagt, meine Schlussfolgerung ist, dass R2 und R3 nur ein einfaches Dämpfungsglied sind und dass alles, was Ihnen darüber gesagt wird, warum es dort ist, ein Ablenkungsmanöver ist.

Entschuldigung, ich habe die Impedanz falsch eingegeben, sie sollte eigentlich 76,8 n betragen. Ich habe die Berechnung der charakteristischen Impedanz überprüft, um sicherzustellen, dass die Werte in diesem Beispiel ungefähr 50 Ohm entsprechen. Sind es also bei der Impedanzanpassung die Reaktanzen, die speziell angepasst werden müssen, und die Widerstandselemente können fehlangepasst sein?
Bei hohen Frequenzen ist es das Verhältnis der Reaktanzen, die eine charakteristische Widerstandsimpedanz erzeugen, und für eine gute Anpassung kann dies nur durch Widerstände (oder andere Übertragungsleitungen, auch bekannt als Koaxialkabel usw.), angepasst werden.
Warum kann es nur durch Widerstände oder andere Übertragungsleitungen angepasst werden? Warum könnte man keine Kombination aus Induktivität und Kondensator verwenden? Könnten Sie bitte eine gute Quelle kennen, die Übertragungsleitungen und Impedanzanpassung erklärt, sei es im Buch oder im Internet? Die Sachen, die ich im Internet gefunden habe, waren nicht sehr umfassend. Nur zur Verdeutlichung, kann ich ohne die Impedanzanpassung davonkommen und einfach den Ausgang des Verstärkers direkt an das BNC-Koaxialkabel und dann an das Oszilloskop anschließen? Danke auch für deine Hilfe :)
@genericpurpleturtle suchen Sie nach den Wörtern "charakteristische Impedanz" und suchen Sie nach dieser Formel: Z 0 = R + J w L G + J w C . Wenn die Frequenz hoch wird, wird sie zur Formel in meiner Antwort. Ja, Sie können mit Induktivitäten und Kondensatoren übereinstimmen, aber es wird nur in einem kleinen Frequenzbereich genau. Wenn Ihr Kabel ein paar Meter lang ist, glaube ich nicht, dass Sie ein Problem beim Anpassen haben werden oder nicht. Ich kenne keine gute Quelle, weil ich solche Sachen selten nachschlagen muss, LOL !!
Wie funktioniert diese Impedanzanpassungsschaltung? Wie simuliert man es richtig in SPICE?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v