Быстрее света

[with]

Бомбар, просьба перенесите этот пост ,и следующие за ним сюда - если это возможно.
Опосля мы еще немного побалуемся  

[Bombar]

Перенесено со старого странника
with пишет:

Был как то в этой ветке спор,  касательно того -  с какой скоростью распространяются электрические сигналы по проводам. Товарищ Виталий даже утверждал ..  что сигналы распространяются мгновенно а не с конечной скоростью = 300 000 КМ/с. Утверждения его основывались на проведенном им эксперименте с двухканальным осциллографом. Однако эксперимент его проведен был неправильно. Я тогда обещал показать по случаю такой эксперимент в правильном исполнении, и вот такой случай настал.
Итак, схема эксперимента:

[attachment=271]JPG.jpg[/attachment]

Следуя схеме имеется некий генератор прямоугольного сигнала G1 частотой в 20МГц, запитанный от отдельного источника питания, гальванически развязанного. Сигнал с генератора через согласующую цепь поступает на две быстродействующие оптопары - IC1, IC2. Сигнал с выхода каждой оптопары через фидер заданной длины (L1 и L2) подается на один из каналов осциллографа. В качестве линии передачи сигнала от оптопары до осциллографа используется кабель RG-58U, волновое сопротивление которого 50 Ом. Таким образом за счет использования быстродействующей оптопары, линии передачи сигнала ( фидеры ) по входу гальванически развязаны, по этому сигналы поступающие на вход линий не влияют друг на друга.

Фото платы генератора и быстродействующих оптопар:

[attachment=272]IMG_20160228_153031_3CS.jpg[/attachment]

Опыт номер 1
Итак, преступим, эксперимент номер 1. Фидеры L1 и L2 одинаковой длины = 1400мм.

[attachment=273]IMG_20160228_153251_7CS.jpg[/attachment]

Сигналы на оба входа осциллографа приходят с одинаковой скоростью, без разницы во времени:

[attachment=274]IMG_20160228_153133_3CS.jpg[/attachment]

Верхний луч - первый канал, нижний луч второй канал, синхронизация по переднему фронту, развертка по времени = 2нс

Опыт номер 2
Устанавливаем во второй канал фидер длинной в 3000мм, в первом канале оставляем фидер длинной 1400мм.
L1 = 1400mm
L2 = 3000mm

[attachment=275]IMG_20160228_153418_4CS.jpg[/attachment]

В результате получаем на входе осциллографа следующую картинку: (12.5ns на клетку)

[attachment=276]IMG_20160228_153858_1CS.jpg[/attachment]

Немного растянем и посмотрим с каким опозданием приходит сигнал на втором канале осциллографа:

[attachment=277]IMG_20160228_155135_5CS.jpg[/attachment]

Исходя из осциллограммы, сигнал на второй канал осциллографа поступает с задержкой в 8нс - примерно (2нс на клетку)
А теперь проведем расчет и посмотрим сходится ли теория с практикой.
Считаем при скорости 300 000 000 м/с
Для первого фидера L1 = 1,4м
время прохождения сигнала Т = 1,4м/300 000 000м/с = 4,6 нс
Для второго фидера длинной L2 = 3м
время прохождения сигнала Т = 3м/300 000 000м/с = 10 нс

Задержка между первым и вторым сигналами = 5,4 нс.
Полученное значение  на 3нс меньше экспериментального.
Такая разница между расчетом и экспериментом обусловлена разной скоростью распространения сигнала в первом и втором фидере, из за того что фидеры разных марок. То есть для второго фидера необходимо вести расчет с учетом меньшей скорости распространения.
Однако для демонстрации качественных свойств эксперимента эта маленькая погрешность не критична.
Вывод: электрические сигналы распространяются по проводникам с конечной скоростью, меньшей чем скорость света в вакууме.
Собственно приведенный выше эксперимент всего лишь продемонстрировал свойства классической линии задержки, которые используются в электротехнике уже более 100 лет.
Вот как то так.
Надеюсь спор на этом закончен.

[Bombar]

Перенесено со старого странника
with пишет:

Продолжаем серию опытов с линиями задержки.
Сегодня провел опыт использовав в качестве обеих линий передачи кабель RG-58U
Длина кабеля в первом канале составляет L1 = 1400мм
Длина кабеля во втором канале составляет L2 = 2780мм.
dL = 2780 - 1400 = 1380мм - разница в длине кабелей.
Фото стенда:

[attachment=278]oTePd0DYAG0.jpg[/attachment]

Получаем следующий результат:

[attachment=279]mGK6U9-pYvc.jpg[/attachment]

Задержка во втором канале составляет 6,56нс.
Зная разницу длин кабелей и задержку во втором кабеле, считаем скорость с которой проходит сигнал эту разницу за время 6,56нс.
V = dL/t = 1.38m/6.56ns = 210 366 Км/с.
По теории для кабеля RG-58U  коеф. скорости = 0,7 от скорости света, что в пересчете дает так же 210 000Км/с
Эксперимент сошелся с практикой.
Для себя выношу идею полезности линии задержки в том что на её основе можно сформировать генератор импульсов ЛЮБОЙ длительности, хоть пикосекундной! и стабильность тут будет дубовая.
Возможно в ближайшее время попробую провести такой эксперимент и выделить импульс субнаносекундной длительности.
Вот как то так.

[with]

Бомбар - благодарю.
Со своей стороны продолжу.
Следующий опыт я бы не смог провести без помощи Евгения Токарева, за что ему отдельное Спасибо!
Итак, продолжим пускать с привязи очень короткие и быстрые импульсы.
Цель опыта -  построить широкополосный усилительный каскад на базе транзистора КТ610А.
Схема эксперимента следующая:

[attachment=280]NANO_Pulser.JPG[/attachment]

состоит из формирователя видеоимпульса наносекундного диапазона на базе ПЛИС Altera MAX2, и усилительного каскада на базе ключа КТ610А, установленного по схеме с общим эмиттером.
ПЛИС( программируемая логическая интегральная схема ) Макс2 имеет верхний частотный диапазон в 300МГц, и в теории способна сформировать импульс длительностью в 1.5нс. Но это пока в теории, а на практике имеем:

Генератор на ПЛИС и усилитель на КТ610А:

[attachment=281]IMG_20160701_001120_4CS.jpg[/attachment]


Выходной сигнал с усилителя на нагрузке в 50 Ом ( 3 резистора по 150Ом в корпусе 2512 ):

[attachment=282]IMG_20160701_001133_1CS.jpg[/attachment]

Осциллограф подключен напрямую по средству 50 омного фидера. Входное сопр. осла - 1Мом.

В  результате получен импульс длительностью 6нс по уровню 0,9.
Как выяснилось позже -  формфактор печатной платы ПЛИС  не позволяет выжать менее 1.8нс фронты.
Этот недостаток я попробую исправить далее, применив быстродействующий компаратор TLV3502.

[with]

В общем с TLV3502 ничего  не вышло .. слишком медленный компаратор .. более 80МГц не тянет.
Надо попробовать зайти со стороны магнитных компрессоров. В принципе все маломальски серьезные формирователи на них и строятся. В конечном итоге .. хотелось бы выйти на макет "установки генератора продольных волн" который бы работал в купе с простым радаром - импульс пошел - импульс вернулся, считаем время ловим остальные отклики смотрим форму фазу ... Всю математику ПЛИС сделает. Зачем это нужно ? Простые "смертные" мало что знают о продольных волнах .. я в их числе. Хотелось бы раскрыть тайну этого феномена немного больше.
Примерно как то так.
Остальных подробностей своей паранойи пока открывать не буду.

[-=EnergyStar=-]

Огромное спасибо, за проделанную работу, вот пример всем, как нужно ставить эксперименты, ждем пикосекундник)

а как продольные ЭМ волны связаны с нано пико секундными импульсами?

Объединил два подряд сообщения. Пользуйся функцией "Изменить" сообщение. (Vasilius)

[with]

а как продольные ЭМ волны связаны с нано пико секундными импульсами?

Никак.
Просто для коротких импульсов нужна "короткая" - маленькая антенна ..  что позволит работать с передающей и приемной станциями вместе в пределах комнаты. И второе - это возможность "четче" детектировать излучаемый импульс .. за счет огромной скважности.
Как то так.

[sector+]

Возможно Вам интересно будет ознакомиться с аналогичными исследованиями Демьянова по этой теме:

[with]

Возможно Вам интересно будет ознакомиться с аналогичными исследованиями Демьянова по этой теме:

Спасибо, статья интересная, я с ней уже знаком

[with]

Продолжение игр в догонялки.
Предлагаю посмотреть как будет вести себя импульс запущенный в отрезок кабеля.

Схема эксперимента:
[attachment=349]NANO_Pulser2.JPG[/attachment]

Видоимпульс с усилителя подается в отрезок кабеля RG-58U длинной 2780мм. Параллельно входу кабеля подключается осциллограф через делитель на 10 (20дб).
[attachment=350]IMG_20160709_143012.jpg[/attachment]

Осциллограммы снимаются в трех случаях
1) конец отрезка кабеля разомкнут - выходное сопротивление стремится к бесконечности.
2) конец отрезка кабеля нагружен на сопротивление 50 Ом - полное согласование.
3) конец отрезка кабеля замкнут - КЗ, выходное сопротивление стремится к 0.

1) кабель не нагружен:
[attachment=351]IMG_20160709_142855.jpg[/attachment]

На осциллограмме можно наблюдать поступающий импульс - первый,  отраженный импульс - второй, меньшей амплитуды и такой же полярности. Отраженный импульс проходит кабель "туда и обратно" за 28,9нс


2) кабель нагружен на сопротивление 50Ом:
[attachment=352]IMG_20160709_142756.jpg[/attachment]
Отраженного импульса не видно, вся поступающая энергия поглощается нагрузкой - полное согласование

3) кабель нагружен на КЗ:
[attachment=353]IMG_20160709_142931.jpg[/attachment]
также наблюдается отраженный импульс, но обратной полярности
задержка та же - 28,9нс

Немного расчетов для времени прохождения импульса по кабелю:
Скорость распространения ЭМ волны в вакууме 300_000_000 м/с. Для кабеля RG-58U коэффициент распространения 0,66, из чего получается что скорость распространения волны в кабеле = 198_000_000 м/с.
Далее кабель длинной 2780мм наша волна пройдет за : 2,78м / 198_000_000м/с = 0,000_000_014с = 14нс. То еесть кабель длинной 2780мм наш импульс пройдет за 14нс, потом отразится - если есть условие рассогласования и вернется обратно с такой же скоростью,  то есть импульс пройдет двойное расстояние - туда и обратно. Тогда полное время прохождения импульса будет 14*2 = 28нс.
На практике мы получи 28,9нс .. разница в 0,9нс. Учитывая то что конец линии у меня удлинен  тройником длинной 32мм получаем наши 0,8 - 0,9 нс сверху.
Таким образом теория сошлась с практикой.

Мысли в слух:  на базе длинных линий строятся отличные усилители -  резонаторы импульсов/волн энергий. Например системы накачки лазеров строятся на базе оптического волнового резонатора, который с входной стороны подперт "диодом" - импульс может войти в резонатор но не может выйти, а с другой стороны подперт пороговым барьером который отпирается при заданной амплитуде. Подавая в такт импульсы на вход резонатора, многократно отраженный внутри резонатора импульс усиливается ..  повышая свою амплитуду и энергия .. вплоть до момента пока не сработает барьер .. и тогда резонатор испускает накопленную энергию. Нечто подобное существует и в электронике, что также было бы "приятно пощупать".
Примерно так.

[tac]

ТУТ ВСЕ В ПРЕДЕЛАХ СТАНДАРТНОЙ МОДЕЛИ ФИЗИКИ....

лучше повтори этот опыт с разными вариантами....тут много чего любопытного можно узнать...

https://www.youtube.com/watch?v=Oat7OFWZ10w

[with]

ТУТ ВСЕ В ПРЕДЕЛАХ СТАНДАРТНОЙ МОДЕЛИ ФИЗИКИ....

лучше повтори этот опыт с разными вариантами....тут много чего любопытного можно узнать...

https://www.youtube.com/watch?v=Oat7OFWZ10w

Ну во первых надо схему включения смотреть, как коммутируется линия.. во вторых у него она ведь разомкнута, при "каких то условиях постоянная составляющая складывается с болтающейся энергией в кабеле (ИМХО), и получается такая планка ...
Так же надо учитывать паразитную утечку энергии в цепи.

А на ваш взгляд, с чем связанна зарядка кабеля в приведенном вами опыте ?

[Виталий]

Дима, with. Глянь пожалуйста эту "схему". Шо скажешь?
[attachment=565]1-2-3-4.jpg[/attachment]

[with]

Дима, with. Глянь пожалуйста эту "схему". Шо скажешь?
[attachment=565]1-2-3-4.jpg[/attachment]

А это зависит от условий, которые воздействуют на модель (провод).
но в цем можно.
Есть еще такая схема замещения

[attachment=566]equw.JPG[/attachment]

[Виталий]

Дима, with. Глянь пожалуйста эту "схему". Шо скажешь?
[attachment=565]1-2-3-4.jpg[/attachment]

А это зависит от условий, которые воздействуют на модель (провод).
но в цем можно.
Есть еще такая схема замещения

[attachment=566]equw.JPG[/attachment]

Уговорил. Пусть будет ТАКАЯ.
Если к этому проводу, подключить "батарейку". Какие процессы начнут происходить? и в какой последовательности??? Имеется в виду: с протекающим по проводу током?
Чему будут равны ПОГОННЫЕ ёмкость, индуктивность, активное сопротивление? Можно просто словами: "много, мало".