ungelöst BNC-Kabel in der Simulation

[beldowsk]

Hallo,

nun hab ich mir Mal das BNC-Kabel in meiner Simulation näher angeschaut. Ob ich eine Induktivität mit einbaue oder nicht, spielt keine ersichtliche Rolle.

Wenn ich aber das BNC-Kabel ganz heraus nehme, dann unterscheidet sich der Output meiner Simulation doch erheblich. Kann das richtig sein? Arbeite ich mit plausiblen Werten für R, L und C?

Wenn ich das BNC-Kabel nicht durch R, L und C selbst zusammenbaue, sondern durch eine ltline-Component ersetze, dann kommt der Normale Solver nicht zu einem Ende und dar Alternate Solver liefere ein unsinniges Ergebnis. Ist meine .model-Direktive falsch?

Wenn ich nun den Leitungswiderstand (PMT_RS = 3 MOhm, vor dem BNC-Kabel) herausnehme und den Eingangswiderstand (R6, hinter dem BNC-Kabel) von 1 auf 4 MOhm erhöhe, dann tut sich ohne BNC-Kabel-Simulation nichts ersichtlicher (die Amplitude bleibt bei -60 V). Die Zeitkonstante für die erst RC-Filterstufe ist also 4 MOhm x 22 pF.

Mit BNC-Kabel-Simulation dagegen, steigt die Amplitude von -4 V (mit PMT_RS) auf -12,5 V (ohne PMT_RS und mit R6 = 4 MOhm).

Die Veränderung ist so eklatant, das man eine Schaltung in der ein BNC-Kabel enthalten ist, nie ohne dessen Berücksichtigung Simulieren dürfte?! Ist das richtig so?

Gruß Andreas

 

[beldowsk]

Hallo,

hab ich da einen riesen Fehler gemacht, weil ich einen Widerstand in Reihe vor ein BNC-Kabel gesetzt habe?

Mit 3 MOhm x 100 pF ergibt sich eine Zeitkonstante von 300 us. Die beiden Filterstufen in meinem Adapter haben dann nur 1 MOhm x 22 pF = 22 us. Ich hab mir also ein weitere Filterstufe vor meinen Adapter gebaut?!

Gruß Andreas

 

[beldowsk]

Hallo,

Entschuldigung, mein Schema hatte einen Fehler. Der PMT-Adapter hatte kein GND.

Nach der Behebung des Fehlers sind die Veränderungen nun nicht mehr gar so gravierend, aber dennoch bedeutend.

Ohne BNC-Kabel hat die Amplitude -3,1 V und der Puls ist sehr kurz. Mit BNC-Kabel und RS vor dem BNC-Kabel sind es -1 V und der Puls ist lang, mit RS nach dem BNC-Kabel sind es -1,45 V.

Gruß Andreas

PS: Mit dem korrigierten Schema funktionieren nun auch ltline und tline, sowohl mit dem Normal als auch mit dem Alternate Solver.

 

[bena]

Hallo Andreas, ich würde gerne mal mitdenken. Hilf mir doch bitte mal zu verstehen, was das für eine praktische Anwendung ist. Ich habe in der Hochfrequenztechnik viel mit dem Einfluss von Kabeln zu tun gehabt.
Habe sogar bewusst den Einfluss von Kabeln benutzt, damit sich z. B. Kanalfilter nicht gegenseitig beeinflussen. Deshalb würde ich gerne Deine Anwendung verstehen.
Gruß Bernd

 

[beldowsk]

Hallo bena,

es geht um Szintillation, also um die Ermittlung eines Energie-Spektrums von radioaktiver Strahlung. Anhand des Spektrums kann man dann herausbekommen welche Isotope da zerfallen.

Dazu gibt es Open-Soft- und Open-Hardware Projekte, wie z.B. Spettrometria Gamma | theremino und opengeiger.de. Es gibt unter geigerzaehlerforum.de – Index auch ein deutsches Forum dazu, da bin ich auch aktiv, als Nutzer ABel.

Zunächst braucht man einen Detektor, der aus einem Kristall und einem Photomultiplier (PMT) besteht. Es gibt Aktivisten die sich solche Detektoren auch selbst zusammenbauen, manchmal kann man sie aber auch gebraucht erwerben. Dann braucht man eine Hochspannungsquelle (500 – 1000 VDC, bei theremino mit max. 50 uA) und einen Divider, der die Hochspannung gestaffelt auf Kathode, eine Reihe von Dynoden und eine Anode des PMT verteilt.

Zur Digitalisierung der Signale wird im DIY-Bereich üblicherweise eine Soundkarte eingesetzt. Die arbeiten inzwischen mit 32Bit-Auflösung und 192 kHz Samplefrequenz. Dennoch ist das Signal von der Anode zu schnell / zu hochfrequent um es direkt digitalisieren zu können. Deshalb gibt es PMT-Adapter, die das Signal so weit in die Länge ziehen, dass es von der Soundkarte digitalisiert werden kann. Der Adapter von theremino arbeitet mit 2 Transistoren, der von opengeiger mit 2 Operationsverstärkern.

Für einen alten Detektor aus dem Medizinbereich (Baujahr Ende der 1990er) funktioniert das alles ohne Probleme. Ich habe nun aber auch einen neueren Detektor bekommen, dessen Signal viel stärker ist und der beide Adapter überfordert. Ein Lösungsversuch, war ein Widerstand in der Signalleitung. Bei einem Innenwiderstand des PMT-Adapters von 3 MOhm war ein Signalleitungswiderstand von 3 MOhm nötig um das Eingangssignal für die PMT-Adapter so weit zu reduzieren, das am Ende ein auswertbares Signal an die Soundkarte geht.

In meinem Schema aus #3 habe ich nur den Eingangsbereich des PMT-Adapter mit hineingenommen. Nach dem Knoten "in1" kommt der erste OpAmp, dann ein Sallen-Key-Filter und ein zweiter OpAmp. Als OpAmps sind 2x LMP7731 eingebaut, die als Rail-To-Rail-Typ mit + und - 2,4 VDC (aus 4 Akkus) versorgt werden.

Gruß Andreas