Laboratorio II (Fisica Nucleare) – 6 crediti Esperienza n. 1: I Cavi

Laurea Specialistica in Fisica Nucleare Sperimentale,
Fisica Applicata e Astrofisica
A.A. 2008-2009
Laboratorio II (Fisica Nucleare) – 6 crediti
dr. Rudolf Oldeman ([email protected])
Esperienza n. 1: I Cavi Coassiali
OBIETTIVI
1. acquisire esperienza con la trasmissione di segnali impulsivi su un cavo
2. capire il concetto di impedenza caratteristica
3. studiare gli effetti della terminazione di una linea di trasmissione
MATERIALE
•
•
•
•
•
Timing Unit CAEN 2255B (usato come impulsatore)
Fan-in Fan-out Lecroy 429A (usato come distributore dei segnali)
Cavi coassiali RG-58/U di varie lunghezze
“T” e terminazioni varie
Oscilloscopio digitale
INTRODUZIONE
Per poter trasmettere correttamente un segnale da un dispositivo ad un altro e’ di
fondamentale importanza considerare le caratteristiche del mezzo di
propagazione del segnale, nel nostro caso rappresentata da una linea di
trasmissione costituita da un cavo coassiale.
In questa esperienza verranno studiate le proprieta’ di un cavo coassiale
denominato RG-58/U.
Mediante un generatore di segnali realizzato con una “timing-unit” NIM viene
generato un breve impulso in logica negativa che viene poi distribuito attraverso
un modulo NIM “Fan in – fan out” . Il segnale viene inviato attraverso un cavo
fino all’oscilloscopio.
MISURE
1. Collegare un cavo all’uscita del fan-out (avendo cura di porre una
terminazione da 50 Ω sull’uscita adiacente come segnato sul pannello del
modulo NIM) e osservare il segnale all’oscilloscopio (ad ex. sul canale 1),
scegliendo l’impedenza di ingresso dello strumento di 1 MΩ e avendo cura di
terminare il segnale esternamente con una terminazione da 50 Ω collegata ad
una “T”. Cosa si osserva (forma segnale, durata, ampiezza)?
2. Rimuovere la terminazione da 50 Ω e sostituirla con un lungo cavo al quale si
collega la terminazione da 50 Ω all’altra estremita’. Cosa si osserva?
Perche’?
3. Scollegare la terminazione e attaccare l’estremita’ del cavo ad un altro
ingresso dell’oscilloscopio (ad ex. al canale 2) avendo cura di terminare
esternamente il cavo coassiale. Che segnali si osservano nei due canali?
Misurare il ritardo relativo dei due segnali e stimare la velocita’ di
propagazione del segnale nel cavo coassiale. Questa misura e’ in accordo
con le specifiche del cavo?
4. Per avere una stima dell’attenuazione del cavo, confrontare le ampiezze dei
segnali visti nei due canali. Calcolare poi l’attenuazione (in dB) che si avrebbe
dopo 100 m di cavo.
5. Scollegare la terminazione sull’oscilloscopio e spiegare quello che si osserva
sulla base di quanto si e’ visto a lezione e alle misure fatte in precedenza.
6. Misurare l’impedenza caratteristica del cavo coassiale lungo osservando
l’ampiezza e il segno delle riflessioni al variare della terminazione utilizzata.
7. Terminare il cavo lungo a 25 Ω e osservare cosa succede prima e dopo aver
rimosso la terminazione presente sul fan-out. Spiegare il perche’.
N.B.: e’ importante che durante ogni misura siate in grado di capire la forma dei
segnali osservati in relazione alle terminazioni usate!