Si se habla de un cable (generalmente un cable coaxial) como de 50 o 75Ohm cable, entonces esto significa la impedancia característica del cable. Esto no se puede medir con un ohmímetro porque solo ocurre con corriente CA de alta frecuencia y un ohmímetro normalmente mide con corriente CC.
La impedancia característica tampoco depende de la longitud del cable, a diferencia de su resistencia en serie.
¿Cómo sucede eso?
Con corriente continua en un cable coaxial, la corriente fluye en una dirección en el conductor interior y en la dirección opuesta en el blindaje. Solo el óhmico es relevante aquí. Resistencia de los dos conductores (el conductor interior suele tener mayor resistencia que la pantalla). Estas resistencias aumentan proporcionalmente a la longitud del cable.
Un cable de 1 m tiene el doble de resistencia que un cable de 50 cm. Esta resistencia se puede medir con un ohmímetro siempre que tenga un rango adecuado para las bajas resistencias involucradas (típicamente por debajo de 1 ohm).
La situación es diferente para la corriente alterna de alta frecuencia (por ejemplo, radiofrecuencias). Aquí es donde entra en juego la velocidad de la señal en el cable. Esta es prácticamente la misma que la velocidad de la luz si hay aire o vacío como aislante entre el conductor interior y la pantalla. Esto no es práctico, en la práctica se usa un plástico para esto y sus propiedades ralentizan la propagación de la señal. Los cables coaxiales típicos tienen una velocidad de señal de aproximadamente 2/3 de la velocidad de la luz.
Para una descripción clara del efecto, supongamos que no es una señal sinusoidal de una cierta frecuencia lo que se va a transmitir en el cable, sino un impulso con flancos infinitamente pronunciados. Realmente no existe tal cosa, pero este es un experimento mental idealizado. El pulso debe comenzar con un flanco ascendente y después de un tiempo volver al valor anterior con un flanco descendente.
Entonces, si enviamos ese pulso por el cable, el borde ascendente correrá a través del cable a 2/3 de la velocidad de la luz y eventualmente llegará al otro extremo. Durante este tiempo, la electrónica que genera el pulso, es decir, la salida a la que está conectado el cable, no se da cuenta de lo que sucede en el otro extremo del cable. La resistencia que "ve" la salida depende únicamente del propio cable.
Solo cuando el pulso ha llegado al otro extremo interactúa con el receptor en el extremo del cable, y el efecto puede ser (en el caso de "desajuste") que parte de la energía del pulso se refleja de nuevo en el cable. Esto significa que otro borde viaja de regreso por el cable hasta el dispositivo emisor, nuevamente viajando a 2/3 de la velocidad de la luz. Solo cuando este pulso reflejado llega al transmisor, nota algo sobre las propiedades del dispositivo receptor.
La velocidad de la luz es de unos 300,000 km/s, es decir, 30 cm/ns. Dos tercios de eso son 20 cm/ns.
Con un cable de 1 m de largo, se necesitan alrededor de 10 ns para que una salida muera. Reflexión "ve" un borde de pulso emitido. Durante estos 10 ns es solo el propio cable el que carga la salida. La resistencia de carga resultante durante este corto tiempo es la impedancia característica. Resulta de la geometría del cable y de los materiales utilizados.
Para ser más precisos, la impedancia característica resulta de la relación entre la inductancia de línea y la capacitancia entre el conductor interior y la pantalla. Ambos están distribuidos a lo largo del cable, la relación es independiente de la longitud, por lo que la impedancia característica es independiente de la longitud.
Las reflexiones se producen cuando el receptor no coincide, es decir, cuando su resistencia de entrada no se corresponde con la impedancia característica del cable. Si ambas resistencias son iguales, la entrada del receptor al final del cable busca el
el pulso entrante parece una continuación perfecta del cable y no se refleja nada. Cuanto mayor sea la diferencia, más de la energía del pulso se devuelve. En los dos casos extremos del extremo del cable abierto
(resistencia de entrada infinita) o el extremo cortocircuitado del cable (resistencia de entrada cero), toda la energía se refleja. En estos casos, el impulso vuelve en su totalidad (menos las pérdidas del cable).
La salida del transmisor también debe ajustarse correctamente. Si su resistencia de salida no coincide con la impedancia característica del cable, se reflejará una de retorno. Signal reflexiona de nuevo y vuelve corriendo a la
recipiente. En casos extremos, el borde del pulso puede ir y venir en el cable varias veces si ambos extremos no coinciden.
Dicho sea de paso, estos efectos se pueden utilizar para encontrar fallas en el cable. Esto es especialmente útil cuando los cables son de difícil acceso, p. B. enterrado en el suelo. Para hacer esto, envía un fuerte impulso al cable y espera los reflejos. El tiempo que tarda el reflejo en llegar al punto de alimentación es una medida de qué tan lejos está el defecto. A continuación, puede z. B. dirija la excavadora al lugar correcto. Este método se llama TDR (Reflectometría en el Dominio del Tiempo).
En el ejemplo anterior con los 10 ns en el cable de 1 m, queda claro que la inclinación del borde del pulso debe ser tan grande que todo el borde debe cubrirse en menos de 10 ns, de lo contrario, la reflexión ya se produciría durante la subida.
llega Cuanto más lento es el borde, más difícil es distinguir el borde original y el reflejo. Entonces, si tenemos señales con una inclinación de borde tan baja que el retraso en el cable es lo suficientemente corto, entonces el efecto puede despreciarse y la impedancia característica ya no juega un papel. Entonces: la impedancia característica juega un papel más importante, cuanto más largo es el cable y más inclinados son los flancos.
Según la teoría de la señal (Fourier), la pendiente de los flancos tiene una relación directa con las frecuencias de la señal. También se pueden hacer estas consideraciones con señales sinusoidales de una frecuencia correspondiente. Eso podría no ser
más vívidamente, pero quizás todavía se pueda imaginar que las ondas estacionarias pueden resultar de desajustes en los extremos del cable. La frecuencia más baja de tales ondas estacionarias resulta de la
longitud del cable. Si hay un cortocircuito en ambos extremos, p. B. una media onda en el cable, por lo que la frecuencia en nuestro cable de 1 m es de 100 MHz.
Entonces puede ver que deben estar involucradas frecuencias bastante altas, al menos mientras los cables no sean muy largos.
Como "regla general", se habla de un cable "eléctricamente corto" si el cable es más corto que 1/10 de la longitud de onda de la frecuencia más alta transmitida. Con estas condiciones, los efectos de las olas, y en consecuencia también la resistencia de las olas y los desajustes asociados, generalmente pueden despreciarse. Si aplica esto a la tecnología de audio, donde generalmente se supone que la frecuencia más alta es de 20 kHz, significa que ya no se puede asumir que un cable es eléctricamente corto más allá de una longitud de 1 km. Si prefiere calcular con un ancho de banda de 100 kHz, aún puede obtener una longitud de cable de 200 m sin tener que preocuparse por los reflejos o las ondas estacionarias.
Por lo tanto, las conexiones de audio siempre no coinciden y los cables normalmente no tienen una impedancia característica definida. Las frecuencias son demasiado bajas para que eso importe. Solo con señales de video o con señales de audio digital se producen frecuencias que son lo suficientemente altas como para alcanzar el rango "interesante". Y aquí, también, los cables suelen ser lo suficientemente cortos en el área de la casa para evitar problemas.
Por lo tanto, antes de que alguien se confunda con la información sobre las impedancias características, debe considerar brevemente qué frecuencias de señal y longitudes de cable están involucradas, es decir, si se espera un problema en las circunstancias dadas.
También debe mencionarse que las impedancias características especificadas para los cables solo se aplican a frecuencias altas que están muy por encima del rango de audio.
Para frecuencias más bajas, la impedancia característica es compleja y depende de la frecuencia, porque una línea se comporta de esta manera. rango de frecuencia ¿Cuántos circuitos RC conectados en serie? Debido a que las líneas utilizadas en el sector de audio son cortas, solo tiene efecto la componente capacitiva, que a veces es necesaria para
cables se especifica en los datos técnicos.