Bei welcher Kabellänge wird es wichtig, die Impedanz an den Kabelenden anzupassen?

Ich baue eine Basis für ein PMT, das Impulse mit einer Breite <= 1 µs ausgibt. In Hamamatsus PMT-Handbuch heißt es auf Seite. 112 (Schwerpunkt Mine):

Bei Verwendung einer Fotovervielfacherröhre, die nicht schnell anspricht, oder bei Verwendung eines Koaxialkabels mit kurzer Länge ist auf der Seite der Fotovervielfacherröhre nicht unbedingt ein Impedanzanpassungswiderstand erforderlich.

Warum wirkt sich die Kabellänge auf die Notwendigkeit von Abschlusswiderständen aus, und bei welcher Länge spielt der Impedanzanpassungswiderstand auf der Seite der Fotovervielfacherröhre eine Rolle (für RG-174)?

Als Faustregel verwende ich, dass alles, was 1/20 der Wellenlänge überschreitet, als Übertragungsleitung anzusehen ist. Und schlecht terminierte Übertragungsleitungen haben Reflexionen, die das Signal verzerren.

Um eine schnelle Annäherung an die Wellenlänge zu erhalten, gehe ich davon aus, dass die Geschwindigkeit eines Signals halb so hoch ist wie die Lichtgeschwindigkeit (basierend auf Erfahrungen mit Leiterplatten) und dass die Geschwindigkeit in einem Kabel ähnlich ist. Daher bewegt sich das Signal jede Nanosekunde um 15 Zentimeter.

Eine Periode von 5 MHz beträgt 200 ns, sodass die Wellenlänge des elektrischen Signals etwa 30 Meter beträgt. Ein Zwanzigstel davon sind 1,5 Meter. Der Unterschied zur Berechnung von Dave Tweed besteht darin, dass:

1. Ich benutze 1/20, was einem Faktor von zwei entspricht, der kleiner als Daves Faustregel ist.
2. Ich denke, dass die Geschwindigkeit die Hälfte der Lichtgeschwindigkeit ist, was ein weiterer Faktor von zwei ist.

Daher finde ich 1,5 Meter anstelle von 6.

Wenn ich die Dielektrizitätskonstanten von PVCs überprüfe , sehe ich, dass es eine große Varianz für häufig verwendete Materialien gibt. Die Dielektrizitätskonstante einer Leiterplatte, die FR4 als Material verwendet, liegt knapp über 4 (wobei die Quadratwurzel 2 ist). Ich würde sagen, dass der höchste Wert, den Sie in der Praxis verwenden, 4 ist, während er für Kabel etwa 3 betragen kann.

Die Faustregel, dass sich ein elektrisches Signal mit der halben Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, ist für Kabel etwas pessimistisch, aber in Ordnung - sie beeinflusst die Längenschätzung um etwa 15%. In Bezug auf den Hauptteil der Regel (1/10 oder 1/20) hängt es davon ab, wie viel Verzerrung Sie zulassen. Ich erinnere mich nicht, wie viel es für 1/20 ist, aber es steckt eine Theorie dahinter (wie es für 1/10 ist) und ich bin lieber auf der sicheren Seite.

Als allgemeine Faustregel sollten Sie beginnen, Übertragungsleitungseffekte zu berücksichtigen, wenn sich die Kabellänge λ / 10 - dh 1/10 der Wellenlänge der höchsten Frequenz im Signal nähert.

Wenn Sie beispielsweise Impulsanstiegs- / -abfallzeiten in der Größenordnung von 100 ns haben, müssen Sie eine gute Wiedergabetreue bei 5 MHz haben, sodass Kabel, die länger als 6 Meter sind, an die Impedanz angepasst werden sollten.