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¿Cómo se xΩ cable de impedancia se define?

Esta es probablemente una muy simple pregunta, pero me parece que no puede encontrar una respuesta definitiva en cualquier lugar. Supongo 50Ω cable significa 50Ω por unidad de longitud.

¿Qué unidad de longitud es esto? Si esto no es cómo definido, ¿cómo es?

37voto

RelaXNow Puntos 1164

Veo que tiene algunos accrurate pero probablemente difícil de entender respuestas. Voy a tratar de darle un mejor sentido intuitivo.

Considere lo que sucede cuando usted primero aplicar un voltaje a la final de un largo cable. El cable tiene alguna capacitancia, por lo que va a dibujar algunos de los actuales. Si eso fuera todo lo que había en él, usted consigue una gran corriente de pico, y luego nada.

Sin embargo, también tiene algunas inductancia en serie. Puede aproximar con un poco de inductancia en serie, seguido por un poco de la capacitancia a tierra, seguido por otro de inductancia en serie, etc. Cada uno de estos inductores y condensadores modelos un poco la longitud del cable. Si usted hace que la longitud más pequeña, la inductancia y la capacitancia disminuye y hay más de ellos en la misma longitud. Sin embargo, la proporción de la inductancia y la capacitancia siempre es la misma.

Ahora imagine que en su inicial voltaje aplicado la propagación a lo largo del cable. Cada paso de la manera, cobra un poco de capacitancia. Pero, esta carga es frenada por las inductancias. El resultado neto es que el voltaje aplicado al final del cable se propaga más lento que la velocidad de la luz, y la tarifa de la capacitancia a lo largo de la longitud del cable en una forma de exigir una corriente constante. Si se hubiera aplicado dos veces el voltaje, condensadores sería cobran el doble que el de voltaje, por lo tanto requieren el doble de la carga, lo que llevaría el doble de la corriente de suministro. Lo que tiene es la corriente que el cable atrae a ser proporcional a la tensión aplicada. Caramba, que es lo que una resistencia.

Por lo tanto, mientras que la señal se propaga a lo largo del cable, el cable se ve resistente a la fuente. Esta resistencia es sólo una función del paralelo, la capacitancia y la inductancia en serie del cable, y no tiene nada que ver con lo que es conectada en el otro extremo. Esta es la impedancia característica del cable.

Si usted tiene una bobina de cable en el banco que es lo suficientemente corto como para que usted puede ignorar la resistencia DC de los conductores, entonces todo esto funciona como se describe hasta que la señal se propaga en el extremo del cable y la espalda. Hasta entonces, se ve como un infinito cable a lo que es la conducción. De hecho, se ve como una resistencia a la impedancia característica. Si el cable es lo suficientemente corto y corto el final, por ejemplo, entonces, finalmente, su fuente de señal va a ver el corto. Pero, al menos por el tiempo que toma la señal para que se propagan hacia el extremo del cable y de la espalda, se parecerá a la impedancia característica.

Ahora imagine que le puse una resistencia de la impedancia característica en el otro extremo del cable. Ahora el extremo de entrada del cable se verá como una resistencia para siempre. Esto se llama la terminación del cable, y tiene la propiedad de hacer que la impedancia de ser consistente a lo largo del tiempo y de la prevención de la señal de la reflexión cuando se llega al extremo del cable. Después de todo, al final del cable de otra longitud de cable sería el mismo como una resistencia a la impedancia característica.

15voto

RWH Puntos 21

Cuando hablamos de un 50 Ohmios cable, estamos hablando de la impedancia característica de que no es exactamente el mismo que el de un agrupados impedancia.

Cuando hay una señal de propagación en el cable, no será una forma de onda de voltaje y una corriente de forma de onda asociadas con dicha señal. Debido a que el equilibrio entre inductivas y capacitivas características del cable, la relación de estas formas de onda se fija.

Cuando un cable de 50 Ohmios de impedancia característica, esto significa que si la energía se propaga en una sola dirección, a continuación, en cualquier punto a lo largo de la línea de la relación de la forma de onda de voltaje y de corriente de forma de onda es de 50 Ohmios. Esta relación es característica del cable de la geometría y no es algo que aumenta o disminuye si la longitud del cable de cambios.

Si tratamos de aplicar una señal de que el voltaje y la corriente no están en la proporción adecuada para que el cable, a continuación, vamos, necesariamente, la causa de las señales que se propagan en ambas direcciones. Esto es esencialmente lo que sucede cuando la terminación de la carga no coincide con la impedancia característica del cable. La carga no puede soportar la misma relación de tensión a corriente sin necesidad de crear una revertir la propagación de la señal para hacer las cosas, y que tienen un reflejo.

11voto

jason Puntos 147

En teoría, si el cable en su ejemplo es infinitamente largo, entonces usted va a medir un 50Ω impedancia entre los dos cables.

Si el cable es menor que infinito, pero más de aproximadamente el 10% de la longitud de onda de la señal* \$\lambda = \dfrac{c}{f}\$ (donde \$c\approx 3\cdot 10^8 \text{[m/s]}\$), luego entrar en el área de líneas de transmisión. Así que para una frecuencia de 1 mhz, la longitud de onda será de aproximadamente 300 metros y una décima será de 30m. Así que si usted está trabajando con 1MHz y un cable más corto de 30m, usted no tiene que preocuparse acerca de su impedancia demasiado.

*)En realidad la longitud de onda en un cable es menor que en el vacío. Para estar en el lado seguro, por ejemplo práctico, simplemente multiplique la longitud de onda por 2/3. En la práctica, el cable se preocupe-umbral con 1MHz debe ser 30 m*2/3 = 20m.

Otras respuestas han escrito un texto teórico más, voy a tratar de dar un alto nivel de información práctica.

En la práctica, esto significa que usted desea cancelar su cable en ambos extremos con una resistencia que es igual a la impedancia característica, puede transmitir un razonablemente limpia de la señal. Si usted no termina correctamente el cable, se obtiene reflexiones.

schematic

simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab

Reflexiones pueden distorsionar (o atenuar) la señal en el receptor final.

Como el nombre sugiere, la reflexión también viaja desde el otro extremo del cable al transmisor. A menudo, los transmisores de RF no puede lidiar con la gran reflejando las señales y puede quemar la etapa de potencia. Esta es la razón por la que a menudo se recomienda no alimentar un transmisor si la antena no está conectado.

10voto

ianb Puntos 659

La impedancia característica de un cable no tiene nada que ver con su longitud física. Es muy complejo para visualizar pero si consideramos una larga longitud de cable con un 100 ohm de carga en un extremo y un 10 voltios de la batería en el otro extremo y pregúntese cuánto corriente fluirá hacia abajo el cable cuando el 10 voltios de la batería está conectado.

Finalmente, 100 mA de flujo pero, en ese corto espacio de tiempo cuando la corriente está fluyendo hacia abajo el cable y aún no se ha alcanzado la carga, cuánta corriente se bramido de los 10 voltios de la batería? Si la impedancia característica del cable es de 50 ohmios, a continuación, 200mA fluirá y esto representa una potencia de 2 vatios (10 V x 200 mA). Pero este poder no puede ser "consumidos" por el resistor de 100 ohmios porque quiere 100 mA a 10V. El exceso de energía es reflejada de vuelta de la carga y de nuevo el cable. Finalmente se calmen las cosas de abajo, pero en el corto espacio de tiempo después de que la batería se aplica es una historia diferente.

La impedancia característica del cable es definido por el cable del tamaño y la forma. Esto se traduce en cuatro parámetros que definen la impedancia característica Z\$_0\$: -

\$Z_0 = \sqrt{\dfrac{R+j\omega L}{G+j\omega C}}\$

Donde

  • R es la resistencia en serie por metro (o por unidad de longitud)
  • L es la inductancia en serie por metro (o por unidad de longitud)
  • G es el paralelo de la conductancia por metro (o por unidad de longitud) y
  • C es la capacitancia en paralelo por metro (o por unidad de longitud)

En el audio/telefonía esferas de la impedancia característica del cable se suele aproximar a: -

\$Z_0 = \sqrt{\dfrac{R}{j\omega C}}\$

Esto es razonable hasta alrededor de 100 kHz a causa de la serie R es generalmente mucho más grande que \$j\omega L\$ y G es generalmente insignificante.

En RF, generalmente de 1MHz y superior, el cable es considerado como teniendo un characterisitic impedancia de: -

\$Z_0 = \sqrt{\dfrac{L}{C}}\$

Porque \$j\omega L\$ domina R y como se mencionó anteriormente, G es considerado como insignificante, sin embargo, las pérdidas dieléctricas en las frecuencias por encima de 100 mhz comenzar a aumentar y G es a veces utilizado en la fórmula.

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