Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ausgangswiderstand 74HC versus 74LVC


von Monk (roehrmond)


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Um Reflexionen in einer langen Leitung zu reduzieren, schalte ich einen 
Widerstand zwischen Ausgang eines 74HCxx und der Leitung. Meistens 56 
Ohm.

Wenn ich stattdessen einen 74LVCxx verwende, muss ich dann einen anderen 
Widerstand verwenden. Vermutlich nicht, ist das richtig?

von HildeK (Gast)


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Welcher Widerstand am besten passt, hängt vom Wellenwiderstand der 
Leitung ab. Über die Leitung hast du nichts verlauten lassen.

Aber zum Vergleich HC vs. LVC: Die LVC-Familie kann laut Grenzdaten den 
doppelten Strom, was darauf schließen lässt, dass ihr Innenwiderstand 
geringer ist. Der Serienwiderstand müsste also bei gleicher 
angeschlossener Leitung größer sein. Der optimale Widerstand extern 
setzt sich so zusammen:
Rext = Z_Ltg - Ri.

Generell ist der Wert relativ unkritisch, 20% Abweichung vom Idealwert 
fallen kaum auf. Wichtiger ist, dass man überhaupt einen spendiert!
Wenn du für HC den Wert 56Ω als optimal für deine Leitung festgestellt 
hast, dann hat die eher 75Ω Wellenwiderstand und dann wird der 
Unterschied zwischen HC und LVC kaum auffallen.

Aber wenn man es genau wissen will: man könnte ja mal messen. Einfach 
ein Rechteck treiben lassen und am Ende der Leitung mit einem schnellen 
Scope schauen, wie das Signal aussieht (Treppen oder Überschwinger) und 
so den Wert optimieren.
Vorsicht: Scopes mit geringer Bandbreite lügen dich an!

Bei Leitungen auf Platinen habe ich meist 27Ω oder 33Ω eingesetzt.

von Monk (roehrmond)


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HildeK schrieb:
> Die LVC-Familie kann laut Grenzdaten den doppelten Strom,
> was darauf schließen lässt, dass ihr Innenwiderstand geringer ist.

Danke, das bringt mich schon weiter. Dann bestelle ich erstmal 75 Ohm 
und messe dann nach, ob sie passen. Ich habe zur zeit leider keinen LVC 
vorrätig.

> Vorsicht: Scopes mit geringer Bandbreite lügen dich an!

Meins hat 60 MHz, das reicht hoffentlich. Da hängt jetzt nicht Leben und 
Tod von ab, aber ich habe keine Lust, wegen einer flackernden 
Lichterkette quer durch's Land zu reisen um nachzubessern.

: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Steve van de Grens schrieb:
> Meins hat 60 MHz, das reicht hoffentlich.

Nein, das interessante Klingeln, das z.B. zur Erkennung mehrere 
Taktflanken an Schieberegistern o.ä. führt, ist häufig deutlich 
hochfrequenter. Bei der Anstiegszeit eines 60 MHz-Oszilloskops kann man 
da keinen relevanten Unterschied erkennen. Insbesondere bei längeren 
Leitungen darf man aber auch nicht das Klingeln auf der 
korrespondierenden Masseleitung vergessen.

Mittlerweile gibt es doch auch EIA-485-Leitungstreiber in allen 
möglichen Geschwindigkeitsklassen von 115 kBit/s bis 50 MBit/s, die man 
ganze hervorragend auch für andere Treiberzwecke verwenden kann. 
Vielleicht bietet sich hier ja auch so etwas an.

: Bearbeitet durch User
von Clemens L. (c_l)


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Steve van de Grens schrieb:
> Meins hat 60 MHz, das reicht hoffentlich.

Schon die normalen Signalflanken (die du nicht unterdrücken willst) sind 
deutlich schneller.

Andreas S. schrieb:
> Mittlerweile gibt es doch auch EIA-485-Leitungstreiber in allen
> möglichen Geschwindigkeitsklassen von 115 kBit/s bis 50 MBit/s, die man
> ganze hervorragend auch für andere Treiberzwecke verwenden kann.

Ein RS-485-Bus hat zwei Leitungen, muss aber auch terminiert werden. Da 
ist Logik mit Serienterminierung einfacher.

: Bearbeitet durch User
von ... (Gast)


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> Dann bestelle ich erstmal 75 Ohm

Was wohl definitiv zu viel ist.
Ich persoenlich nehme immer 20 Ohm/1% in 0402.
Egal ob HC, LVC, AC,..
Ist der Widerstand naemlich zu gross, gibt es "Unterschwinger".
Die sind viel ekliger als ein wenig "Klingeln" nach oben
auf dem Signal.

von Wolfgang (Gast)


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Steve van de Grens schrieb:
> Danke, das bringt mich schon weiter. Dann bestelle ich erstmal 75 Ohm
> und messe dann nach, ob sie passen.

Bevor du jetzt wegen eines 75Ω-Widerstandes eine Bestellung lostrittst, 
probier doch erstmal, was passiert, wenn du zu deinen 56Ω noch eine 
Parallelschaltung von drei 56Ω-Widerständen in Serie schaltest.
Du könntest auch nachrechnen, welche Impedanz deine Leitung besitzt.

von Monk (roehrmond)


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Clemens L. schrieb:
> Schon die normalen Signalflanken (die du nicht unterdrücken willst) sind
> deutlich schneller.

Ich hatte mich für den 74LVC1G17 entschieden, weil ich den wahlweise an 
beiden Enden der Leitung benutzen und auch für völlig andere Zwecke 
verwenden kann. So ein universelles Bauteil macht sich gut in der 
Bastelkiste.

Für die WS2812 LEDs, um die es im konkreten Fall geht, brauche ich nicht 
so steile Flanken. Vielleicht sollte ich besser einen "normalen" 74HCT 
Buffer verwenden.

Wahrscheinlich wird ein Telefonkabel aus dem Baumarkt verwendet (sicher 
ist das noch nicht). Ich werde auch 12V einspeisen, um am entfernten 
Ende mittels Step-Down Wandler auf stabile 5V zu kommen.

Ich habe noch gar keine SMD Widerstände vorrätig. Bestellen muss ich 
sowieso. Bei 75 Ohm könnte ich ja notfalls zwei übereinander löten, wenn 
die 75 Ohm noch zu viel sind. Und wenn es zu wenig Ohm sind, dann 
fummele ich halt einen bedrahteten Widerstand auf die Platine. Ist ja 
nur einer, und davon habe ich reichlich vorrätig.

Jedenfalls ist schon mal gut zu wissen, dass der 74LVCxx wahrscheinlich 
einen deutlich geringeren Ausgangswiderstand hat, als der 74HCxx. Damit 
ist klar, dass ich darauf achten muss.

: Bearbeitet durch User
von Gasheizer (Gast)


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Das haelt dann von 12 bis Mittag bzw. bis zu den naechsten
Hochspannungsentladungen des Himmels. Danach ist dann der
HCT am Ausgang tot und der am Eingang auch.
Vom moeglichen (EMV-)Stoerpotential mal ganz abgesehen.

Fuer solchen Schwachsinn gibt es slewratelimitierte Leitungstreiber.
Eine Beschaltung des Aus- und Eingaenge nach Detenblatt
flankiert dann das ganze.

Scheinbar weisst du noch nicht was du tust.

von HildeK (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Steve van de Grens schrieb:
>> Meins hat 60 MHz, das reicht hoffentlich.
>
> Nein, das interessante Klingeln, das z.B. zur Erkennung mehrere
> Taktflanken an Schieberegistern o.ä. führt, ist häufig deutlich
> hochfrequenter. Bei der Anstiegszeit eines 60 MHz-Oszilloskops kann man
> da keinen relevanten Unterschied erkennen. Insbesondere bei längeren
> Leitungen darf man aber auch nicht das Klingeln auf der
> korrespondierenden Masseleitung vergessen.

Das war auch das Ergebnis einer schnellen Überlegung meinerseits, ist 
aber nicht richtig.
Hier geht es darum, Reflexionen zu sehen am Ende einer längeren Leitung. 
Das sieht man mit einem 60MHz Scope durchaus: bei 1m Länge wird eine 
Reflexion am Ausgang erst nach ca. 10-15ns auftreten.

von Stefan F. (Gast)


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... schrieb:
>> Dann bestelle ich erstmal 75 Ohm
> Was wohl definitiv zu viel ist.

Du hattest Recht. Ich habe inzwischen ein Paar Meter Telefonkabel und 
einen 74LVCxx aufgetrieben.

Mit dem Treiber führten 50 Ohm zum besten Ergebnis.
Direkt am Ausgang des ATmega328P-AU waren 33 Ohm optimal.

Das ist in beiden Fällen deutlich weniger, als ich erwartet hatte.

von Anja (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Das ist in beiden Fällen deutlich weniger, als ich erwartet hatte.

Bist Du dir sicher daß der Meßaufbau stimmt? und die 
Versorgungsspannung?
Wir haben das früher mit einem kapazitätsarmen 40:1 (1K Ohm) Tastkopf am 
50 Ohm Eingang des Oszis gemessen. (und die Tastkopfimpedanz 
herausgerechnet).

Rein theoretisch:
74HC hat bei 3.3V etwa 35 Ohm Ausgangsimpedanz.
74LVC hat bei 3.3V etwa 12 Ohm Ausgangsimpedanz.
Quelle: TI szza010.pdf

Theoretisch müßte also der Serienwiderstand ca 20 Ohm höher 
dimensioniert werden.

Gruß Anja

von Stefan F. (Gast)


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Ich habe mit knapp unter 5 Volt gearbeitet.

Anja schrieb:
> und die Tastkopfimpedanz herausgerechnet

scheiße die habe ich ganz vergessen. Wie kann ich denn die Spannung am 
offenen Leitungsende messen, ohne sie durch den Tastkopf zu terminieren?

Klar könnte ich einen Spannungsfolger dazwischen packen, habe aber 
keinen, der für so hohe Frequenzen taugt.

von Anja (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Wie kann ich denn die Spannung am
> offenen Leitungsende messen, ohne sie durch den Tastkopf zu terminieren?

entweder einen aktiven Tastkopf (branadic hat da mal eine Schaltung 
veröffentlicht)
oder einen passiven mit entsprechendem Aufbau. Der 40:1 war aus Allen 
Bradley Kohlemasse (nicht Kohleschicht!) Widerständen (Kapazitäts und 
Induktivitätsarm) aufgebaut.

Gruß Anja

von Stefan F. (Gast)


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Mal naiv nachgefragt: Ist die Kapazität eines 10:1 Tastkopfes nicht dem 
Eingang einer WS2812 Lichterkette ähnlich?

Das Datenblatt der nackten LED sagt "max. 15 pF". Von meinem Tastkopf 
habe ich leider kein Datenblatt, es lag dem Oszilloskop ohne Dokumente 
bei.

von HildeK (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Mal naiv nachgefragt: Ist die Kapazität eines 10:1 Tastkopfes nicht dem
> Eingang einer WS2812 Lichterkette ähnlich?

Ein 10:1 Tastkopf erhöht den Eingangswiderstand um den Faktor 10, auch 
den kapazitiven. Daher dürfte ein Wert im Bereich um 10pF schon passen.
Also: ja!

von Anja (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Ist die Kapazität eines 10:1 Tastkopfes nicht dem
> Eingang einer WS2812 Lichterkette ähnlich?

Im Prinzip hast Du Recht. Ein guter 10:1 hat so um die 10-12 pF. Ein 
schlechter eher 15-20 pF.
Wobei ich normalerweise eher 3-5 pF für einen Digitaleingang rechnen 
würde.

Aber jetzt wird es kompliziert: Bei endlicher Flankensteilheit des 
Treibers wirkt die diskrete Kapazität für den Teil der Leitung der sich 
innerhalb der Flankensteilheit befindet als "verschmierte" Kapazität 
also als Leitungsbelag. D.H. die Leitung hat am Leitungsende eine 
niedrigere effektive Impedanz für diese Flankensteilheit.

Gruß Anja

von HildeK (Gast)


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Anja schrieb:
> Theoretisch müßte also der Serienwiderstand ca 20 Ohm höher
> dimensioniert werden.

Das war doch auch das Ergebnis seiner Messung: 50R beim LVC, 33R beim 
'328.
IMHO passt das!

von Stefan F. (Gast)


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Oh Mann, das ist doch viel komplexer als ich dachte. Ich glaube ich muss 
Potentiometer einplanen :-)

Nein, war ein Scherz.

von Fluki (Gast)


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> Von meinem Tastkopf habe ich leider kein Datenblatt

Sowas kann man ja nachmessen.
Oder man besorgt sich TK mit Datenblatt.

von HildeK (Gast)


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Anja schrieb:
> Stefan F. schrieb:
>> Ist die Kapazität eines 10:1 Tastkopfes nicht dem
>> Eingang einer WS2812 Lichterkette ähnlich?
>
> Im Prinzip hast Du Recht. Ein guter 10:1 hat so um die 10-12 pF. Ein
> schlechter eher 15-20 pF.
> Wobei ich normalerweise eher 3-5 pF für einen Digitaleingang rechnen
> würde

Müsste es nicht eher heißen: gutes oder schlechtes Skope?
Der passive 10:1 Taskopf selber besteht im Wesentlichen aus einem 9Meg 
Serienwiderstand mit einer kleinen Parallelkapazität, die mit der 
Eingangskapazität des Skopes ebenso einen 10:1 Teiler darstellt.

von Stefan F. (Gast)


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Im Eröffnungspost habe ich geschrieben, dass ich bisher mir 56 Ohm klar 
kam. Das hatte ich irgendwo abgeguckt und nie hinterfragt, weil es 
funktionierte. Der Einsatz des 74LVC1G17 als Leitungstreiber brachte 
mich dazu, den Widerstandswert zu hinterfragen. Nun bin ich aber an 
einem Punkt voller Widersprüche angekommen.

Sowohl AVR Mikrocontroller als auch 74HCxx haben mit 56 Ohm 
funktioniert. Ob gut oder schlecht, kann ich nicht sagen. Ich habe das 
nie nachgemessen.

Den Diagrammen in Kapitel 6.9 von 
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc00.pdf entnehme ich, dass das IC 
einen Ausgangswiderstand von etwa 20-25 Ohm hat.

Den Diagrammen in Kapitel 29.1.4 von 
https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf 
entnehme ich ebenfalls einen Ausgangswiderstand von 20-25 Ohm.

56+25 Ohm sind weit unter 100 Ohm. Warum hat es trotzdem in der Praxis 
(nicht gemessen) gut funktioniert?

Heute habe mit 5V und dem 1:10 Tastkopf am offenen Leitungsende 
gemessen. Wie kann es sein, dass der AVR mit 33 Ohm das besten Ergebnis 
brachte? Damit komme ich noch weiter von den gewünschten 100 Ohm weg!

Und wie kann es sein, dass der 74LVC mit 50 Ohm zum besten Ergebnis 
führte? Egal wie viel Ohm der jetzt wirklich hat, zusammen mit meinem 50 
Ohm Widerstand geht die Rechnung nie und nimmer auf! Ich muss ja auf 100 
Ohm kommen.

Ich bin irritiert. Rechne ich falsch?

Kann es sein, dass mein Telefonkabel 50 Ohm hat? Wohl kaum, oder doch? 
Es ist so eins:
https://www.onlineshop-reich.de/heimwerker/elektromaterial/kabel/fernmeldeleitung-telefonkabel-j-y-st-y-2x2x0-8-mm-geschirmt-100m_12149_1677

Ich verstehe, dass der Tastkopf das alles ein bisschen beeinflusst. Aber 
doch wohl kaum so stark. Oder doch?

Fluki schrieb:
> Sowas kann man ja nachmessen.

Wie denn? Ich habe kein Profi Equipment, nur dieses einfache 300€ 
Oszilloskop und zwei einfache Digitalmultimeter der 20€ Klasse. Und ein 
analoges, das war viel teurer ist aber schon 40 Jahre alt.

von asd (Gast)


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> 56+25 Ohm sind weit unter 100 Ohm. Warum hat es trotzdem in der Praxis
> (nicht gemessen) gut funktioniert?

Weil das Optimum ziemlich breit ist. Wenn du eine Leitung mit 100 Ohm 
Impedanz hast, dann hast du im Bereich 50-200 Ohm Serienterminierung 
eine passable Anpassung. Und da lagst du mit 56 Ohm immer drin.

> Kann es sein, dass mein Telefonkabel 50 Ohm hat?

Vermutlich hat das Kabel weniger als 100 Ohm. Irgendwelche Kabel die 
nicht auf eine bestimmte Impedanz zielen landen meistens irgendwo 
zwischen 50 und 100 Ohm.
Dann speist du in ein symmetrisches Twisted Pair mit einem 
asymmetrischen Signal (d.h. ein Signal auf GND bezogen, der andere 
Leiter ist GND). Da passen diese Überlegungen sowieso alle nur so halb. 
Wenn am Ende die Reflexionen in einem akzeptablen Bereich liegen ist ja 
alles ok.

von Fluki (Gast)


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> Wie denn?

Ja nun. Es ist nur eine Kapazitaet.

Z.B. baut man sich einen Oszillator mit einem LC-Kreis.
Besonders geeignet sind natuerlich Schaltungen wo der
Schwingkreis Massebezug hat.
Von dem Oszillator misst die Frequenz. Z.B. mit einem
Radio mit KW-Bereich.
Dann tippt man mit TK an den Schwingkreis und misst
erneut die Frequenz. Ground sollte man natuerlich auch anschliessen.
Mit ein wenig Rechnerei hat man dann die gesuchte Kapazitaet.

Mit dem Verfahren gibt es auch LC-Meter.
Das spart das Radio und das Rechnen.

von Anja (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Ich verstehe, dass der Tastkopf das alles ein bisschen beeinflusst. Aber
> doch wohl kaum so stark. Oder doch?

Das hängt auch von der verwendeten Leitungslänge und Flankensteilheit 
ab.
HC-MOS hat etwa 5ns Flankensteilheit (was einem Sinus von 60 MHz 
entspricht).
LVC liegt mit Sicherheit noch Faktor 2-3 darunter.

Eine verdrillte 2-draht Leitung (ohne Schirm) hat etwa 100 Ohm und etwa 
33 pF/m. Je nach Flankensteilheit verteilt sich die Tastkopfkapazität 
auf mehr oder weniger Leitungslänge und reduziert die effektive 
Impedanz. (mit Wurzel aus Kapazitätsbelag)

Für die 5ns bräuchte es eigentlich ein >= 100 MHz Oszi. Für LVC sicher 
noch mehr Bandbreite.

Gruß Anja

von Fluki (Gast)


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> landen meistens irgendwo zwischen 50 und 100 Ohm.

Eher oberhalb von 100 Ohm. Also z.B. 130 Ohm.
Man denke z.B. an das gute alte 240 Ohm (UKW-)Kabel.

Im uebrigen muesste die Serienterminierung auf beiden Seiten erfolgen.
Ersatzweise in der Mitte.
Hilfsweise kann man sich auch vorstellen, dass der Widerstand
ueberhaupt nichts mit der Anpassung zu tun hat, sondern nur
die Schwingungen bedaempft.

Weiterhin muss man im Auge behalten, dass ein kleinerer Widerstand
fuer die Geschwindigkeit foerderlich ist. Zu starke Ueberschwinger
landen dann in den Schutzdioden der Eingaenge und stoeren nicht.

von Anja (Gast)


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Ach ja:

als Gegencheck kann man auch das Verhalten auf der Treiberseite 
beurteilen.
nach 2*Leitungslaufzeit (ca 5 ns/m bei 0.66 Verkürzungsfaktor) sollte 
alles stabil sein.

Gruß Anja

von Anja (Gast)


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Fluki schrieb:
> Zu starke Ueberschwinger
> landen dann in den Schutzdioden der Eingaenge und stoeren nicht.

Dafür habe ich etliche Gegenbeweise:

z.B. werden 74F Treiber trotz gesperrter Enable leitung plötzlich 
"undicht" wenn negative Überschwinger vorhanden sind.
Der ADC eines Prozessors zeigte plötzliche "Temperaturschwankungen" um 
mehrere Grad wenn gleichzeitig die Kommunikation an einem Digitalpin 
desselben Ports lief.
Der Spannungseinbruch war auch am Analogeingang meßbar. Ein Kondensator 
am Analogeingang brachte keine Abhilfe. Erst eine Schottky-Diode am 
Kommunikationseingang brachte Ruhe.
CD4000 ICs verhalten sich ebenfalls "komisch" hier jedoch wenn die 
positiven Schutzdioden leitend werden.

Gruß Anja

von Stefan F. (Gast)


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Ich habe den Test noch einmal mit dem AVR Mikrocontroller 
(ATmega328P-AU) und einem anderen älteren Telefonkabel wiederholt, das 
nur 5 Meter lang ist. Dabei habe ich bewusst einen Pin belegt, der auf 
kürzestem Weg direkt zum Mikrocontroller führt. Um ungewollte 
Seiteneffekte zu vermeiden, habe ich außerdem den Mikrocontroller mit 
einer Powerbank statt über den Laptop versorgt.

Dieses mal habe ich Fotos gemacht. Die Bilder leider entsprechen denen, 
die ich vorhin schon hatte. Ich schreibe "leider" weil ich immer noch 
irritiert bin.

Das beste Ergebnis ist das mit 33 Ohm, richtig? Wenn ich dazu die 25 Ohm 
Ausgangswiderstand des AVR addiere, komme ich auf 58 Ohm.

Nehmen wir mal an, das Kabel hat 90 Ohm und das Ozilloskop reduziert 
dies auf 80 Ohm, dann bin ich damit immer noch weit weg von den 58 Ohm. 
Für mich geht die Rechnung weiterhin nicht auf.

von asd (Gast)


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> Für mich geht die Rechnung weiterhin nicht auf.

Du denkst zu kompliziert. Mit 33 Ohm schaut es gut aus -> passt. Alles 
weitere sind unnütze Grübeleien. Wenn du den Tastkopf auf 10x schaltest 
ist dessen Einfluss auch gering genug (bei diesen niedrigen 
Quellwiderständen) dass du dir kaum Sorgen machen musst.

von Stefan F. (Gast)


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asd schrieb:
> Mit 33 Ohm schaut es gut aus -> passt

Es passt nicht zur Theorie, das ist der Punkt, der mir keine Ruhe lässt. 
Ich will jetzt nicht um 10 Ohm feilschen, aber hier geht es um eine viel 
größere Abweichung.

von asd (Gast)


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> Es passt nicht zur Theorie,

Zu einer stark vereinfachten Theorie. Du gehst immer noch mit einem 
unsymmetrischen Signal (eine Signalleitung auf Masse bezogen) auf ein 
symmetrisches Kabel (beide Leitungen des twisted pair sind 
gleichberechtigt). Der entscheidende Unterschied ist die Kapazität "in 
unendliche", also die Kapazität gegen die "allgemeine Erde" die aud der 
Erde, geerdeten Stahl im Gebäude u.ä, besteht.
Wenn dich das interessiert, dann mach mal eine Messung mit einem 50 Ohm 
Koax. Da wird die Theorie (also ca. 20 Ohm Ausgangswiderstand des 
Treibers + 33 Ohm Serienterminierung) viel besser zur Messung passen. 
Mit etwas Mühe findest du vielleicht ein Stück 93 Ohm Koax.

von HildeK (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Es passt nicht zur Theorie, das ist der Punkt, der mir keine Ruhe lässt.
> Ich will jetzt nicht um 10 Ohm feilschen, aber hier geht es um eine viel
> größere Abweichung.

Du betreibst das Telefonkabel asymmetrisch. Da hast du ein anderes Z 
(ein kleineres) als bei symmetrischer Betriebsart, das oben jemand mit 
120R oder 130R genannt hatte.

Mach mal die Versuche mit
a) einem Koaxkabel mit bekanntem Wellenwiderstand und dem ATMega bzw. 
mit dem LVC.
b) nimm einen Pulsgenerator mit bekanntem Wellenwiderstand (typ. 50R) 
und treibe mit einem zusätzlichen Serienwiderstand das Telefonkabel, um 
das Z zu finden im asymmetrischen Betrieb.

Übrigens: ja, deine Bilder zeigen, dass die Messung mit 33R das beste 
Ergebnis bringen! Du siehst aber auch, dass ein Betrieb mit 56R noch 
nicht unbedingt zu einer Funktionsstörung führt - der Bereich ist breit 
....

von Jobst M. (jobstens-de)


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Stefan F. schrieb:
> Im Eröffnungspost habe ich geschrieben,

Steve van de Grens schrieb:
> [...]

?

Stefan F. schrieb:
> Nun bin ich aber an
> einem Punkt voller Widersprüche angekommen.

Ach so ... :-D


Stefan F. schrieb:
> Es passt nicht zur Theorie, das ist der Punkt, der mir keine Ruhe lässt.

Kann ich nachvollziehen.
Okay, zunächst muss erstmal festgestellt werden, mit welchem 
Wellenwiderstand Deine Schaltung tatsächlich belastet wird.
Bei Twisted-Pair sind das idR so um 100Ω.
Bei Koax können es auch weit weniger sein.
Wie hast Du die Leitung angeschlossen? Das Kabel ist ja irgendwie ein 
Zwitter aus beidem.

Also folgendes machen: Auf dem AVR eine wesentlich niedrigere Frequenz 
einstellen, so dass das Signal im Kabel genug Zeit hat um hin und her zu 
laufen. Am Ende schließt Du Deine Leitung mit einem Poti, Dekade, 
austauschbarem Widerstand ab.
Mit dem Scope schaust Du nun am EINGANG hinter dem Widerstand am AVR, 
was an der Leitung passiert. Irgendwann nach Deiner Flanke sollte das 
Signal zurück kommen. Diesen Pegel kannst Du mit dem Abschlusswiderstand 
beeinflussen. Du stellst ihn so ein, dass der Pegel genau so hoch ist, 
wie zuvor. D.h. das Signal ist durch die Leitung gelaufen und wird 
anschließend genau so belastet wie zuvor. Abschlusswiderstand 
nachmessen, das ist Dein Wellenwiderstand.

Gruß
Jobst

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Jobst M. schrieb:
> Wie hast Du die Leitung angeschlossen?

Hoppla, ich habe ein Foto vergessen.

Der AVR gibt 500Hz aus.

Kann es sein, dass der AVR doch viel mehr als 25 Ohm hat? Wenn er 
einfache 25 ohm hätte, müsste er im DC Kurzschluss Fall 200 mA liefern. 
Tut er aber bei Weitem nicht. Ich fürchte, man kann dessen Impedanz 
nicht so einfach aus den Diagrammen ableiten.

Der Elko stabilisiert VCC. Die weisse Leitung hängt direkt an GND.

von Clemens L. (c_l)


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Stefan F. schrieb:
> Kann es sein, dass der AVR doch viel mehr als 25 Ohm hat? Wenn er
> einfache 25 ohm hätte, müsste er im DC Kurzschluss Fall 200 mA liefern.
> Tut er aber bei Weitem nicht.

Die Ausgänge sind MOSFETs. Bei größeren Strömen steigt ihr Widerstand an 
(was man im Datenblatt nur erahnen kann), und sie gehen irgendwann in 
Sättigung.

Für erlaube Ströme ist der Widerstand praktisch konstant.

von Anja (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Das beste Ergebnis ist das mit 33 Ohm, richtig?

1. Zwischen 33 und 56 Ohm ist fast Faktor 2 Lücke. Bei 33 Ohm gibt es 
immer noch einen Höcker durch Reflektion. Ich würde nochmal in 20% 
Schritten dazwischen Werte aufnehmen. Wahrscheinlich ist das Optimum 
eher bei 39 oder 47 Ohm.

2. kannst Du die Kabelkapazität (Multimeter) und die Leitungslänge 
messen?
3. Ideal wäre auch noch die Signallaufzeit also Oszi auf einem Kanal 
triggern und dann mit dem anderen Kanal einmal am Leitungsanfang und 
Leitungsende die Zeitdifferenz in der Mitte der Flanke bestimmen.
Aus Kapazitätsbelag C´(pF/m Leitungslänge) und 
Ausbreitungsgeschwindigkeit v (= Lichtgeschwindigkeit * 
Verkürzungsfaktor) läßt sich der Wellenwiderstand berechnen.
z.B. 50 pF/m und 200 km/s ergibt Z = 1 / (C´ x v) = 100 Ohm.
Bei 50 Ohm Koax hätte man 100 pF/m.
Der Verkürzungsfaktor hängt im wesentlichen vom Isolationsmaterial 
(Epsilon - r) ab. Ist aber bei üblichen Materialien in der Nähe von 0.67

4. Der Treiberinnenwiderstand ist leider nicht konstant sondern 
Strom-Abhängig. Wenn Du genau hinschaust wird der Innenwiderstand bei 
höheren Strömen höher. Bei 5V und 100 Ohm Wellenwiderstand fließen ja 
fast 50 mA.
Wenn Du wirklich den Wellenwiderstand messen willst (und nicht nur die 
Leitung an den Treiber anpassen willst) brauchst Du also einen Treiber 
der konstant ist (oder Behelfsweise einen 10:1 Spannungsteiler am 
Treiber der hochohmig genug ist also z.b. 270 Ohm Treiberseitig und 30 
Ohm an der Leitung.

5. Ich hoffe Du hast nicht die Krokodilklemme des Tastkopfes verwendet 
um an der Leitung zu messen. Bei 5ns (entspricht 60 MHz) hat jeder cm 
Masseleitung eine Impedanz von fast 4 Ohm.
-> Massefeder verwenden oder den Tastkopf kurz anlöten.

Gruß Anja

von Stefan F. (Gast)


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Danke für eure vielen Tipps.

Leider habe ich kein HF taugliches Messequipment. Ich belasse es daher 
bei der Erkenntnis, das der Ausgangswiderstand des AVR doch deutlich 
höher als 25 Ohm ist.

Den optimalen Widerstandswert werde ich wie gehabt bei jedem Aufbau 
individuell austüfteln.

Wie viel Ohm beim vorliegenden Kabel optimal ist nützt mir am Zielort 
wenig, denn dort wird man mir irgendein Telefonkabel vorgeben. Ich messe 
das besser vor Ort aus. Es geht ja nur um eine einzige Leitung.

von Stefan F. (Gast)


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Anja schrieb:
> Ich hoffe Du hast nicht die Krokodilklemme des Tastkopfes verwendet

Doch habe ich. Das hat nur einen marginalen Einfluss auf's Bild.

Anbei nochmal Messungen am AVR (ATmega328p-AU) mit 47Ω bei 5V, sowie 33Ω 
bei 3,6V.

(Dieses mal direkt vom Gerät, da ich den benötigten alten USB Stick 
wieder gefunden habe.)

von Jobst M. (jobstens-de)


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Stefan F. schrieb:
> Leider habe ich kein HF taugliches Messequipment.

Ist auch nicht notwendig. Es geht Dir nur um den Abschluss.
Das schafft Dein Scope und Dein Tastkopf.
Denn der Einfluss kommt bei den Messungen immer von der anderen Seite 
des Kabels. Du könntest auch 10Ω parallel zum Tastkopf schalten und 
würdest immernoch einwandfrei abgleichen können. Die lange DC-Zeit 
Deines 500Hz Signals ist kein Problem für Deine Ausstattung. Es kommt 
nur auf das Verhältnis der beiden Spannungen vor und nach der Reflektion 
an. Im Idealfall ohne Unterschied (=DC!). Wie weit die Signale weiter 
verschliffen werden, kannst Du mit Deinem Equipment hingegen nicht 
weiter klären. Wird dann auch komplex das zu beheben. Aber so weit 
willst Du ja auch gar nicht gehen, wenn ich das richtig sehe.


> Ich belasse es daher
> bei der Erkenntnis, das der Ausgangswiderstand des AVR doch deutlich
> höher als 25 Ohm ist.

"2m vor dem Ziel klebte sich der Marathonläufer Stefan F. auf der 
Rennstrecke fest. Er belegte bis zu diesem Zeitpunkt einen der vorderen 
Plätze."

Dabei könntest Du den Ausgangswiderstand sogar mit dieser Anordnung und 
dem was ich oben geschrieben habe, messen.

Oder in Zusammenhang mit einem Kabel, dessen Wellenwiderstand Du kennst.


Gruß
Jobst

von Falk B. (falk)


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Anja schrieb:
> oder einen passiven mit entsprechendem Aufbau. Der 40:1 war aus Allen
> Bradley Kohlemasse (nicht Kohleschicht!) Widerständen (Kapazitäts und
> Induktivitätsarm) aufgebaut.

Vollkommen egal ob Schicht oder Masse, keiner hier wird nahe 1GHz und 
mehr messen . . ., schon gar nicht unser hyperaktiver Stefan.

von Stefan F. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Vollkommen egal ob Schicht oder Masse, keiner hier wird nahe 1GHz und
> mehr messen . . ., schon gar nicht unser hyperaktiver Stefan.

[ ] Ich lästere lieber, als mir die Oszilloskop-Bilder anzuschauen.
[ ] Ich bin Blind
[ ] Ich habe kein Gehirn

Bitte zutreffendes ankreuzen.

von Anja (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Anbei nochmal Messungen am AVR (ATmega328p-AU) mit 47Ω bei 5V

und siehe da: der Höcker nach 2* Leitungslaufzeit ist weg.

Gruß Anja

von Stefan F. (Gast)


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Anja schrieb:
> und siehe da: der Höcker nach 2* Leitungslaufzeit ist weg.

Ja. Ich denke, wenn ich so eine Messung vor Ort am finalen Kabel mache 
und so den optimalen Widerstand ausprobiere, dann wird das langfristig 
stabil laufen.

Wahrscheinlich werde ich einen Mikrocontroller mit 3,3V und einen 74LVC 
an 5V als Treiber verwenden, was aber nichts an der Vorgehensweise 
ändert. Ich denke, ich weiß jetzt worauf ich achten muss und habe 
verstanden, dass man die Ausgangsimpedanz des IC nicht zwischen den 
Zeilen aus dem Datenblatt heraus lesen kann.

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