Impedansmatchning för-/slutsteg?

av **Mr_Ekan** » 2005-06-04 01:58

Finns det någon tumregler för att matcha förstegets utgångsimpedans mot slutstegets ingångsimpedans? Vad är t.ex. lämplig utimpedans för NAD 208 (20 kOhm)? Vilka är felsymptomen om man slarvar på denna punkt?

Kanske kan ngn förklara så att t.o.m. en tekniknolla som undertecknad begriper :roll:

...

Vh

av **Jax** » 2005-06-07 12:21

Tumregler brukar ju vara taskiga förenklingar men...

Ingångsimpedansen bör enligt min mening vara mer än 10 ggr utimpedansen.

Obs, förenkling

av **IngOehman** » 2005-06-08 17:06

Själv förespråkar jag att utimpedansen bör vara 100 ohm (+/- 50 ohm), medan inimpedanserna bör vara över 5000 ohm. En skillnad om 50 ggr alltså.

Jag tycker att man inte bör ha mindre kvot än så.

Du använde ordet matchning, men det handlar inte om "matchning" i ordets normala betydelse (för transmissionstekniker) det vill säga den matchning man ägnar sig åt i impedansanpassade system.

När den högsta överförda frekvensen blir så hög att dess våglängd är kortare än 20 ggr kabelns längd börjar det bli nödvändigt med impedansanpassning. Denna inbegriper utimpedans, kabelns karakteristiska impedans och inimpedans (ofta kalla belastningsimpedans).
Är någon av de trenne felaktig så kommer olyckliga frekvensberoenden att uppstå på grund av reflexioner. I värsta fall leder det till instabilitet och kollapsad konstruktion.

I audiosammanhang emellertid är våglängderna långa (vid 20 kHz är våglängden fortfarande 15 km i fri lust, och ofta mer än 10 km, även i "långsamma" kablar) så allting som händer i en hifi-anläggnings interconnectkabel kan tidmässigt betraktas som samma punkt.

Allting kan beskrivas med ohms lag för reella och imaginära impedanser, och missanpassningar är inget problem, snarare en tillgång faktiskt, eftersom det medger synnerligen lågdistorderande och lågbrusiga kopplingar.

Vh, iö

PS. En radio- eller TV-antenn använder praktiskt taget alltid imedansmatchad överföring till mottagaränden. Det brukar röra sig om 75 eller 50 ohm.

Men vissa med luften mera direktkommuncerande antenner använder högre impedans. I äldre audiosystem förekommer 600 ohm som en impedansanpassad balanserad standard. Även om man än i dag använder signalnivådefinitioner från denna standard är impedansmatchningen nästan helt övergiven. Det gav ju vissa nackdelar, men inga fördelar.

av **MKo** » 2005-06-08 20:17

IÖ,

Vad tycker du är bäst ur konstruktionsmässig synvinkel, >5kOhm till jord och 100 Ohm in på basen/gaten, eller någon annan variant?

Dom 2 stora skillnader när man talar om halvledare är annars skillnaden mellan att använda BJT eller FET pga shot noise, men det kan vi lägga åt sidan, om vi bara nu ser till generella uppdelningar och ev. generella värden.

mvh Michael

av **Piotr** » 2005-06-08 20:28

Hur drivimpedans skall förhålla sig till lastimpedans har väl väldans mycket att göra med vad för kretsar samt komponenter det är frågan om...?

Driv en FET tex. med hög impedans så finns chans till ökad dist. iom. olinjär hög kapacitans på FET:en.

Å andra sidan kan jag inte se något problem med att driva en BJT ingång med hög käll/drivimpedans då det i vissa lägen kan förbättra linjäriteten.

Själv kör jag med kapabel källa med 1k shunt attenuatior in i en BJT ingång á ca. 2k. Då shuntmotståndet typiskt ligger på 100 ohm eller mindre så hamnar jag ju inom 10x tummisregeln ändå iofs. då det intressanta till stor del är motstånd till jord för att blöda av laddning på ingången samt kabel.

Låg kapacitans är nog fint på ingången tror jag.

/Peter

av **IngOehman** » 2005-06-08 22:37

MKo skrev:IÖ,

Vad tycker du är bäst ur konstruktionsmässig synvinkel, >5kOhm till jord och 100 Ohm in på basen/gaten, eller någon annan variant?

Seriemotstånd mellan en ingång och bas/fet i ingångssteget har bara en funktion - att man skall kunna implementera ett ingångsfilter. Bortsett ifrån denna funktion skall det naturligtvis vara så lågohmigt som möjligt.

De 100 ohm (eller egentligen 50 - 150 ohm skrev jag) jag talade om tidigare var en utgångs UT-impedans, lämpligt stor för att driva kunna driva en kabel perfekt, men ändå skydda utgånger från baklänges instrålning och reflexioner, liksom kortslutning.

MKo skrev:Dom 2 stora skillnader när man talar om halvledare är annars skillnaden mellan att använda BJT eller FET pga shot noise, men det kan vi lägga åt sidan, om vi bara nu ser till generella uppdelningar och ev. generella värden.

mvh Michael

Jag har inte pratat om lösningar på elektroniknivå alls. Det jag skrev gäller signalöverföring för alla förstärkare på småsignalnivå som är uppbyggda att överensstämma med gängse standarder för impedanser och singalnivåer.

Detta alltså helt utan hänsyn till vad för aktiva grunkor man väljer i det specifika fallet att bygga upp förstärkarna med, alltså om de så är bestyckade med klädnypor och makaroner.

Vh, iö

av **Mr_Ekan** » 2005-06-08 23:27

Tackar för svar. Gällande NAD 208 kan man väl då se till att hålla sig i spannet 400 (IÖ) till 2k (Jax) utimpedans på försteget. Såvida jag tar mig friheten att (fel)tolka IÖ som så att förhållandet mellan impedanserna är viktigare än förstegets absoluta utimpedans. Alltså

.

av **n3mmr** » 2005-06-08 23:45

Mr_Ekan skrev:Tackar för svar. Gällande NAD 208 kan man väl då se till att hålla sig i spannet 400 (IÖ) till 2k (Jax) utimpedans på försteget. Typ...

2K är för högt om inte kabeln emellan är extremt kort.

Det finns 2 saker att ta hänsyn till: undvika HFundertryckning p g a kabelns kapacitans samt undvika variationer p g a varierande inimpedans i det följande steget.

Typexempel man kan ta är att en kabel om 20 m kan man bygga med en kapacitans om i alla fall < 1.5 nF utan att ta till för konstiga kabeltyper.

100 ohm mot 1.5 nF ger ca 1 MHz, mycket högre än nödvändigt, ca 8 ggr.

en inimpedans i en stärkare om 20kohm kanske varierar 10 %?? Mest en kapacitans, i o f s, men det kan ju finnas mer invecklade förlopp.
Variationen är alltså +- 2kohm, 18 - 22 kohm. M;en en utimpedans på
2 k skulle nivåförlusten variera (18/20)/(22/24) dvs lite mer än 1 dB
vilket blir i mesta laget. Allt under 200 ohm i utimpedans vore däremot helt ok. (ca 0.05 dB nivåvariation p g a inimpedansvariationer)

av **Jax** » 2005-06-08 23:54

2k är lite högt. Ju lägre desto bättre då kabeln då spelar mindre roll.

100-1k är mer lagom, hellre närmare 100-gränsen.

Det där med karakteristisk impedans är lustigt vid frekvenser under 100kHz. 600 ohm är den gamla telefonstandarden och är ungefär vad den karakteristiska impedansen för ett tvinnat trådpar har vid c:a 1500Hz. Samma trådpar har impedans c:a 100 ohm vid frekvenser över 100kHz. Den gamla formeln Z=(L/C)^½ är faktiskt en förenkling.

av **phon** » 2005-06-09 00:23

IngOehman skrev:
PS. En radio- eller TV-antenn använder praktiskt taget alltid balanserad överföring till mottagaränden. Det brukar röra sig om 75 eller 50 ohm. Men vissa med luften mera direktkommuncerande antenner använder högre impedans. I äldre audiosystem förekommer 600 ohm som en impedansanpassad standard. Även om man än i dag använder signalnivådefinitioner från denna standard är impedansmatchningen nästan helt övergiven. Det gav ju vissa nackdelar, men inga fördelar.

En radio- eller TV-antenn använder praktiskt taget alltid obalanserad överföring till mottagaränden. Förr var 300 ohm balanserat vanligt, bandkabel. 600 ohm balanserad "stege" är en rätt vanlig historia i radioamatörsammanhang. 75 eller 50 ohm är sannolikt koaxer och dom är obalanserade.

av **Svante** » 2005-06-09 00:43

phon skrev:
IngOehman skrev:
PS. En radio- eller TV-antenn använder praktiskt taget alltid balanserad överföring till mottagaränden. Det brukar röra sig om 75 eller 50 ohm. Men vissa med luften mera direktkommuncerande antenner använder högre impedans. I äldre audiosystem förekommer 600 ohm som en impedansanpassad standard. Även om man än i dag använder signalnivådefinitioner från denna standard är impedansmatchningen nästan helt övergiven. Det gav ju vissa nackdelar, men inga fördelar.

En radio- eller TV-antenn använder praktiskt taget alltid obalanserad överföring till mottagaränden. Förr var 300 ohm balanserat vanligt, bandkabel. 600 ohm balanserad "stege" är en rätt vanlig historia i radioamatörsammanhang. 75 eller 50 ohm är sannolikt koaxer och dom är obalanserade.

Jag tror Ö menade (impedans-)anpassad.

av **MKo** » 2005-06-09 02:11

Ingvar,

jag tvekar inte en sekund på det du säger i dina inlägg, dock mitt inlägg var en helt ny fråga, jag borde kanske ha varit lite tydligare i min formulering. :oops:

Men tack för svaret i vikke fall..!

mvh Michael

av **phon** » 2005-06-10 09:15

Svante skrev: Jag tror Ö menade (impedans-)anpassad.

Ja naturligtvis, dumt av mig. Lite OT, drar mig nu till minnes 75ohms bandkabel också, såg ut som "högtalarkabel" ungefär. Så visst kan (kunde) man köra balanserat ner från TV-antennen.

edit:

Grattis på namnsdagen!

av **Svante** » 2005-06-10 22:15

phon skrev:Grattis på namnsdagen!

Åh, tack! Det värmde!

av **IngOehman** » 2005-06-11 17:30

Mr_Ekan skrev:Tackar för svar. Gällande NAD 208 kan man väl då se till att hålla sig i spannet 400 (IÖ) till 2k (Jax) utimpedans på försteget. Såvida jag tar mig friheten att (fel)tolka IÖ som så att förhållandet mellan impedanserna är viktigare än förstegets absoluta utimpedans. Alltså .

Att du är medveten om din feltolkning är givetvis förmildrande. :wink:

Men, när jag skrev 100 ohm +/- 50 ohm så menade jag (tänka sig

) förstås just det.

Orsaken har inte med lastimpedansen i mottagaränden, utan med kabelimpedansen, att göra. Vettiga kablar uppehåller sig ofta i intervallet 50 - 100 Ohm, nämligen. Och hellre lite för mycket än lite för lite (sett till de potentiella problemen med reflekterad energi vid jätte-jätte-höga frekvenser). Således - 50 - 150 om bör man hålla sig inom. Jag brukar rekommendera 100 ohm prexis.

Vh, iö

av **IngOehman** » 2005-06-11 17:33

Svante skrev:
phon skrev:
IngOehman skrev:
PS. En radio- eller TV-antenn använder praktiskt taget alltid balanserad överföring till mottagaränden. Det brukar röra sig om 75 eller 50 ohm. Men vissa med luften mera direktkommuncerande antenner använder högre impedans. I äldre audiosystem förekommer 600 ohm som en impedansanpassad standard. Även om man än i dag använder signalnivådefinitioner från denna standard är impedansmatchningen nästan helt övergiven. Det gav ju vissa nackdelar, men inga fördelar.

En radio- eller TV-antenn använder praktiskt taget alltid obalanserad överföring till mottagaränden. Förr var 300 ohm balanserat vanligt, bandkabel. 600 ohm balanserad "stege" är en rätt vanlig historia i radioamatörsammanhang. 75 eller 50 ohm är sannolikt koaxer och dom är obalanserade.

Jag tror Ö menade (impedans-)anpassad.

Visst var det så. :oops:

Har rättat originalinlägget strax.

Vh, iö