Verdrilltes Leitungspaar, beliebig lang

Eine einfache, aber sehr nützliche Anwendung der gepufferten Analogeingänge von A/D-Wandlern ist die Fähigkeit, analoge Signale von einem verdrillten Leitungspaar beliebiger Länge aufzunehmen. Dabei sollte das verdrillte Leitungspaar sauber an der Treiberquelle angeschlossen sein, um potenzielle Kabelreflexionen zu vermeiden. Die charakteristische Impedanz einer verdrillten Leitung liegt üblicherweise im niedrigen 100-Ω-Bereich. CAT7-Kabel haben beispielsweise vier individuell geschirmte, verdrillte Leistungspaare mit 100 Ω differenzieller Impedanz.

Das Niveau der Schirmung zwischen verdrillten Leitungspaaren in einem CAT7-Kabel kann mit der Art der physikalischen Konstruktion variieren. Ein CAT7-Flachbandkabel zeigt zum Beispiel eine schlechte Isolierung des internen kapazitiven Übersprechens von nur rund 10 dB, während ein CAT7-Kabel mit dem üblichen runden Querschnitt mindestens 50 dB Dämpfung des kapazitiven Übersprechens aufweist. In diesem Fall ist die Dämpfung des kapazitiven Übersprechens das Verhältnis der Eigenkapazität eines verdrillten Leitungspaars zur Kapazität zwischen verdrillten Leitungspaaren in dB. Dieses kapazitive Übersprechen ist besonders relevant bei höheren Frequenzen und wenn die Quellimpedanz wesentlich höher als die charakteristische Impedanz des Kabels ist.

Bild 3: Der A/D-Wandler LTC2358 ermöglicht das direkte Treiben mit verdrillten Leitungen beliebiger Länge.

Bild 3: Der A/D-Wandler LTC2358 ermöglicht das direkte Treiben mit verdrillten Leitungen beliebiger Länge. Analog Devices

Ist die Quelle eine komplexe oder aktive Impedanz unbekannter Charakteristik, ist ein zusätzliches RC-Filter zur Potenzialtrennung zwischen der unbekannten Quellimpedanz und den Abschlusswiderständen der Quelle empfehlenswert. Ein RC-Filter, wie das 640-kHz-Filter an IN2 in Bild 3, kann auch an den Eingängen von A/D-Wandlern zum Einsatz kommen, um HF-Interferenzen zu reduzieren, die von den verdrillten Leitungspaaren aufgenommen worden sind.

Die Analogeingänge besitzen keinen Selbst-Gleichrichtungs-Mechanismus, der die HF-Interferenz in einen Schein-DC-Pegel am Eingangs-Pin wandelt, wodurch die Analogeingänge sehr unempfindlich für elektromagnetische Interferenzen sind. Die in Bild 3 dargestellten Schaltungen wurden mit einem 4,57 m langen CAT7-Kabel verifiziert und zeigten keine erkennbare Auswirkung auf die Offset-Spannung oder die Linearität.

 

Auf der folgenden Seite, wie sich der A/D-Wandler mit Overdrive umgeht und wie sich dabei die Verlustleistung minimieren lässt.

Seite 2 von 41234