Signalübertragung, Impedanzwandler, Fehlanpassung

[ABel]

Hallo,

zur Fragen meiner LTspice-Simulationen habe ich mich auch an ein LTspice-Forum gewandt.

Von dort kam zum einen die Anregung in den Divider einen Impedanzwandler einzubauen, zum anderen der Hinweis, dass es zwischen Divider und PMT-Adapter eine Fehlanpassung gibt.

Bei der Fehlanpassung geht es wohl darum, das mit einem 50Ω-BNC-Kabel der Ausgangswiderstand des Senders und der Eingangswiderstand des Empfängers jeweils eine Impedanz von 50Ω haben sollte. Ob und wie ich dies für den Sender mit einem Impedanzwandler erreichen kann, ist mir noch nicht klar.

Kann das erreicht werden? Wie?

Bei der Suche nach Antworten bin ich auf Beispiel 1.1 in der Mitteilung "Das Collins-Filter mit Verlusten" des Institut für Umwelttechnik Nonnweiler – Saar von Dr. Schau (DL3LH) (Datei 97 auf https://afu-base.de/rund-um-die-antenne/) gestoßen. Daran ist sehr deutlich der positive Einfluss eines solchen Filters auf die Verbindung eines Sendeverstärkers mit einer Antenne zu sehen (dazu die Anlagen).

Mir scheint sich dieser Effekt auf die Träger-/Sende-Frequenz zu beziehen, und nicht auf das damit übertragene Signal. Eine Übertragung dieser Technik auf die Verbindung Divider – PMT-Adapter ist mir nicht möglich.

Wenn in der Verbindung Divider – PMT-Adapter eine Fehlanpassung vorliegt, dann ist für mich die Frage: Ist diese überhaupt zu vermeiden?

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

"Von dort kam zum einen die Anregung in den Divider einen Impedanzwandler einzubauen, zum anderen der Hinweis, dass es zwischen Divider und PMT-Adapter eine Fehlanpassung gibt."

Nein, einen Impedanzwandler zwischen Anode und Kabel.


"Kann das erreicht werden? Wie?"

Wie wir schon gepredigt haben. Im einfachsten Fall mit einem Emitterfolger.


"Wenn in der Verbindung Divider – PMT-Adapter eine Fehlanpassung vorliegt, dann ist für mich die Frage: Ist diese überhaupt zu vermeiden?"

Den Dynodenspannungsteiler und die Anode mußt Du getrennt betrachten.
Des Spannungsteiler muß an jeder Dynode den benötigten Strom abgeben können ohne das die Spannungen an den Dynoden zusammenbrechen.
Und Fehlanpassungen zwischen Anode, Kabel und Verstärker sind bei längeren Kabeln zu vermeiden oder in der Verarbeitung des Signales zu berücksichtigen.

Und das mit dem Collins-Filter mögen dir die Funkamateure hier ausreden

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

soweit ich das bisher verstehe, kann ein Impedanzwandler die Ausgangsimpedanz reduzieren. Möglicherweise sogar auf 50Ω. Bringt das etwas, wenn ich nicht auch im PMT-Adapter-Eingang 50 Ω habe? Mag sein, dass ich auch dort einen Impedanzwandler einbauen kann. Möglicherweise auch einen, der 50Ω am Eingang hat.

Der Anoden-Impedanzwandler muss Eingangsseitig so beschaltet sein, dass der Anodenstrom kleiner als 100µA ist. Leider weiß ich nicht, was mir die Anode wirklich liefert. Wie also lege ich die Beschaltung aus? Hilft da nur experimentieren und messen?

Und der Eingangs-Impedanzwandler für den PMT-Adapter: Was muss er ausliefern? Macht es Sinn ihn nur als Adapter dazwischen zu sehen? Müsste nicht ein ganz neuer PMT-Adapter konstruiert werden?

Wikipedia nennt als Impedanzwandler einen OPA860. Ist das eine gute Wahl?

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

Die Wellenwiderstände müssen nur bei langen Kabeln übereinstimmen. Wir abrbeiten doch aber unter 1m Kabellänge, da funktioniert es auch bei Fehlanpassung, da die Wellenlänge deutlich unter der Kabellänge liegt.

Lege deinen Anodenwiderstand so fest, daß bei maximaler Amplitude der maximale Strom nicht überschritten wird oder nimm einfach ein dimensioniertes Schaltbeispiel des Herstellers.

Im einfachsten Fall nimm einen MOSFET als Emitterfolger - der Eingang ist dann sehr hochohmig, höher als der Anodenwiderstand. Aufpassen mußt Du, daß die Amplitude an der Anode nicht größer als die Betriebsspannung des Emitterfolgers ist - eben etwas kleiner damit dieser nicht übersteuert wird.

Was ich auch noch nicht begriffen habe ist, wenn der PMT eine Konstantstromquelle darstellen soll, wie man die Größe des Kontantstromes ermittelt ?????

Also ich halte mich möglichst an Industrieschaltungen oder anderen erprobten Schaltungen.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

es widerspricht meinen Erfahrungen, dass der PMT eine Konstantstromquelle ist.

Ich habe in meinen Divider verschiedene Widerstände als internen Lastwiderstand eingesetzt und ohne externe Last den Spannungsabfall an diesen Widerständen gemessen. Der daraus berechnete Strom war für große Widerstände größer.

In der PmtAdapter-Dokumentation von Theremino heißt es:

Die Photomultiplier-Röhre vervielfacht die Elektronen und erzeugt einen Stromimpuls. Je nach der Energie des Gammaphotons, dem Lastwiderstand und der Lastkapazität reicht der von der Röhre erzeugte Strom von einigen uA bis zu einigen hundert uA und die Pulsbreite von einigen hundert Nanosekunden bis zu einigen Mikrosekunden. Ein Impuls, der von einem Gammaphoton von etwa 600 KeV ausgeht, hat am Eingang des PmtAdapters eine Amplitude von etwa 10 Volt und eine Breite von 3 uS.

Wenn der PMT eine Konstantstromquelle wäre, dann wäre der Strom ja nicht von "dem Lastwiderstand und der Lastkapazität" abhängig?!

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

im anliegenden Schema habe ich R4 ergänzt, um den Anodenstrom darstellen zu können. Die Abweichung von einer idealen Stromquelle durch R0=10¹²Ω und C0=10pF ist doch sehr gering.

Im Schema2, ohne externe Last / PMT-Adapter, ist sie dagegen sehr gravierend?! Kann mir das Jemand erklären? Wird da ein Fehler in meinem Schema offenkundig?

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

ich weiß garnicht mehr woher das mit der Konstantstromquelle stammt.

Aber verabschiede dich mal davon , daß der Anodenwiderstand(dein Lastwiderstand) zum Dynodenspannungsteiler (dein Divider) gehört.Letzteres ist nichts weiter als die Spannungsversorgung für die Dynoden, welches nur den Dynodenstrom bringen müssen.

Der Ausgangsimpuls entsteht dur den Anodenstrom am Anodenwiderstand - also Anode gegen HV. Wobei die HV per Kondensator mit Masse wechselspannungsmäßig verbunden ist und somit der Signalmasse ebenbürdig ist.

Der Anodenstromimpuls erzeugt im Anodenwiderstand den Spannungsabfall analog zum Anodenstromimpuls.
Angenommen Du hast einen Anodenwiderstand von 1M, dann fallen am Anodenwiderstand bei 1µA Anodenstrom 1V , bei 10µA 10V usw ab.
Der Dynodenteilerstrom bleibt unberücksichtigt - den hast Du wohl mit einbezogen ??????
Also bei 100µA müßten da schon 100V am 1M abfallen.

Viele Grüße
Bernd