100 ou 120 ohms ?

 

 

Comment savoir si un câble réseau en paires torsadées est en 100 ohms ou en 120 ohms et quelle est l’incidence d’une rupture d’impédance ? Pour cela nous allons effectuer quelques expériences avec un réflectomètre. Avec une liaison en paire torsadée ou en coaxial, les impédances de la source, du câble et du récepteur doivent être égales. L’impédance du câble est définie à la fabrication par ses caractéristiques physique : diamètre des fils, épaisseur et nature de l’isolant …

 

Le principe :

 

On envoie une impulsion dans le câble, si tout est bon, elle est entièrement absorbée à l’arrivée. Si la charge manque, l’impulsion est renvoyée avec la même polarité, si l’extrémité est en court-circuit, l’impulsion revient inversée, si la charge est inadaptée, l’impulsion revient atténuée, d’autant plus que l’erreur est faible. Un réflectomètre se compose donc d’un générateur d’impulsions et de quoi observer ou détecter des impulsions, de préférence un oscilloscope.

 

Le matériel utilisé :

 

-          Un générateur d’impulsion à deux sorties symétriques fait maison, réglable en durée et en impédance de sortie, inspiré du schéma publié dans Electronique-pratique n° 280

 

 

-          Un oscilloscope Hameg HM203-7 analogique de bande passante 20 MHz. (Un appareil montant plus haut en fréquence serait souhaitable.)

 

-          Quelques prises RJ45 et des résistances pour le côté récepteur.

 

Le montage :

 

                                                                            câble                                           

 


     Générateur                                                                                                            Résistance

 

 

 


 

                                               Oscilloscope

 

 

 

 

Réglages de base :

 

Durée de l’impulsion            : 12 ns

Amplitude de l’impulsion     : 5 V

 

Balayage horizontal             : 50 ns par division

 

(Pour mémoire, le temps de montée de l’oscillo est  de 17,5 ns, à comparer avec la durée de l’impulsion)


1er essai : cordon de 15 m en 100 ohms

 

 

Impédance du générateur   : 20 ohms

Impédance du récepteur     : infinie

Impulsion envoyée               : 1

Impulsion retour                    : 2

2ème retour                             : 3

 

                                                                       Réflexion aux deux bouts

            1            2              3

 

Impédance du générateur   : 100 ohms

Impédance du récepteur     : infinie

Impulsion envoyée               : 1

Impulsion retour                    : 2                                          

                                                                       Réflexion à un bout

 

 

         1                 2

 

 

Impédance du générateur   : 180 ohms

Impédance du récepteur     : infinie

Impulsion envoyée               : 1

Impulsion retour                    : 2

2ème retour                             : 3

 

                                                                       Réflexion aux deux bouts

         1                 2             3

 

 

Impédance du générateur   : 100 ohms

Impédance du récepteur     : 100 ohms

Impulsion envoyée               : 1

 

                                                                      Pas de réflexion

 

          1

 

 

Impédance du générateur   : 100 ohms

Impédance du récepteur     : 120 ohms

Impulsion envoyée               : 1

Impulsion retour                    : 2                                          

                                                                       Réflexion faible à un bout

 

 

1                             2

 

2ème essai : cordon de 10 m en 120 ohms

 

Impédance du générateur   : 20 ohms

Impédance du récepteur     : infinie

Impulsion envoyée               : 1

Impulsion retour                    : 2

2ème retour                             : 3

                                                                       etc …

 

                                                                       Réflexion aux deux bouts

         1       2        3

Impédance du générateur   : 100 ohms

Impédance du récepteur     : infinie

Impulsion envoyée               : 1

Impulsion retour                    : 2                  

2ème retour                             : 3

                      

                                                                       Réflexion aux deux bouts

 

               1         2        3

 

Impédance du générateur   : 120 ohms

Impédance du récepteur     : infinie

Impulsion envoyée               : 1

Impulsion retour                    : 2

 

                                                                       Réflexion à un bout

 

         1         2

 

Impédance du générateur   : 120 ohms

Impédance du récepteur     : 120 ohms

Impulsion envoyée               : 1

 

                                                                       Pas de réflexion

 

 

         1

 

 

Impédance du générateur   : 100 ohms

Impédance du récepteur     : 100 ohms

Impulsion envoyée               : 1

Impulsion retour                    : 2                                          

                                                                       Réflexion faible à un bout

 

 

1            2

 

 

 

3ème essai : cordon de 15 m en 100 ohms suivi d’un cordon de 10 m en 120 ohms

 

 

 

Impédance du générateur   : 100 ohms

Impédance du récepteur     : infinie

Impulsion envoyée               : 1

Impulsion retour jonction     : 2                  

Impulsion retour bout           : 3

                      

                                                                       Réflexion aux raccord et bout

          1               2        3

 

 

Impédance du générateur   : 100 ohms

Impédance du récepteur     : 100 ohms

Impulsion envoyée               : 1

Impulsion retour jonction     : 2                  

Impulsion retour bout           : 3

 

                                                                       Réflexion au raccord et faible au bout

               1               2       3

 

 

 

Conclusions en vrac :

 

-          Un défaut d’impédance de 100 à 120 ohms est visible à l’oscillo, on peut donc déterminer l’impédance d’un cordon de cette manière

-          Utiliser un cordon 120 ohms à la place d’un 100 ohms ne devrait pas poser de problème même si le taux de réflexion est proche de 10%, la deuxième réflexion côté générateur laisse peu de chance de perturber le récepteur.

-          Ce faible taux de réflexion n’est pas facile à détecter sans oscillo, ce principe ne semble donc pas adapté pour faire un appareil simple de mesure de l’impédance d’un cordon.

-          Utiliser un cordon de 120 ohms pour prolonger une liaison de 100 ohms introduit une double perturbation, au raccord et à l’arrivée, le risque augmente.

-          Si l’impédance est bonne à un bout, les signaux réfléchis ne peuvent pas faire d’aller-retour, ce qui explique que les Y utilisée en vidéo n’introduisent pas d’écho, mais seulement une perte de niveau, se traduisant par une diminution du contraste (Coaxial 75 ohms).

-          Les comparaisons de niveaux sont données sous toutes réserves, une mesure d’amplitude réelle d’une impulsion n’ayant aucun sens avec ce matériel, le temps de montée de l’oscillo étant plus long que la durée de l’impulsion. Il reste environ 2V sur les 5V fournis par le générateur, on peut espérer que le rapport reste le même pour des amplitudes nettement plus faibles.

-          Le décalage entre l’impulsion envoyée et son retour permet de déterminer la longueur d’un câble : 160 ns pour 15 m (30m aller-retour) nous donne une vitesse de propagation d’environ 1,9 x 108 m/s. A comparer avec les valeurs théoriques pour étalonner le matériel.

-          On peut tester une paire torsadée en asymétrique en reliant l’un des fils à la masse, avec un générateur d’impulsions simple, avec un résultat un peu moins propre.