GND mit Signalleitung bei verteilten Platinen mitführen oder nicht?

[Daniel H. (Firma: keine) (commander)]

Hallo,

wie im Bild dargestellt habe ich mehrere Geräte (Platinen) die alle von 
einem zentralen Netzteil (+ Verteiler) versorgt werden (rote und 
schwarze Leitungen).

Jeweils zwei Geräte sollen über Datenleitungen (violett) verbunden 
werden, so dass sich eine Kette von Geräten ergibt, Daten werden aber 
immer nur zum nächsten Gerät (digital) übertragen.

Sowohl Strom- als auch Datenleitungen werden über maximal 30cm geführt.

Spannungsversorgung/Signalpegel ist 5V, pro Gerät werden maximal 150mA 
benötigt, die Leitungen sollen in 0,25mm² ausgeführt werden.

Ist es nötig/empfehlenswert parallel zur Datenleitung eine GND-Leitung 
(schwarz, gestrichelt) mitzuführen oder kann das ggf. sogar schädlich 
sein (GND-Loops?).

Viele Grüße
Daniel

[dummschwaetzer (Gast)]

ehr schädlich, wenn auf beiden seiten verbunden, also: nur an einer 
seite anschließen ode an der anderen seite relativ hohen widerstand 
(>47k) zur pcb-masse

[Falk B. (falk)]

@ Daniel H. (Firma: keine) (commander)

>Ist es nötig/empfehlenswert parallel zur Datenleitung eine GND-Leitung
>(schwarz, gestrichelt) mitzuführen

Ja, denn die HF-Ströme möchten gern kurze Wege gehen.

>oder kann das ggf. sogar schädlich sein (GND-Loops?).

Ja, die holst du dir damit an den Hals, aber bei 150mA/Gerät geht das 
schon noch.

[Holger B. (vilu)]

Wie Falk schon gesagt hat sollen Hin- und Rückstrompfad für HF möglichst 
nah beinander liegen, da die abgestrahlten Störungen proportional zur 
aufgespannten Fläche sind.

Die Daten über die Netzteilplatine zu verteilen wäre keine Option? Dann 
hättest du weder Groundloops noch getrennte Strompfade für die Signale.

[Daniel H. (Firma: keine) (commander)]

Hallo,

danke für eure Hilfe.

Holger B. schrieb:
> Die Daten über die Netzteilplatine zu verteilen wäre keine Option? Dann
> hättest du weder Groundloops noch getrennte Strompfade für die Signale.

Wäre schon möglich. Allerdings sehe ich gerade den großen Unterschied zu 
der von mir geplanten Variante nicht. Durch den Weg über den Verteiler 
verdoppele ich ja im Prinzip nur die Länge der Signalleitung und die 
Länge des GND-Pfades bleibt gleich.

Viele Grüße
Daniel

[Holger B. (vilu)]

Daniel H. schrieb:
> Wäre schon möglich. Allerdings sehe ich gerade den großen Unterschied zu
> der von mir geplanten Variante nicht.

Du meinst, die Variante mit den zusätzlichen Masseverbindungen parallel 
zu den Signalen? Wie schon gesagt, die sind auf jeden Fall nötig.
Das Problem ist nur, dass du dir damit durch die mehrfache und räumlich 
getrennte Masseverbindung eben auch Masseschleifen baust, das Problem 
hast du mit einer sternförmigen Verkabelung nicht.
Ob das in deiner Anwendung ein Problem gibt sei mal dahingestellt, aber 
besser, man gewöhnt sich gleich ein sauberes Massekonzept an.

[Daniel H. (Firma: keine) (commander)]

Hallo,

ok, ich glaube ich hatte das was missverstanden.

Was mir gestern noch in den Sinn gekommen ist (und was scheinbar in der 
Praxis auch gemacht wird), ich könnte das Eingangssignal auch auf 
Empfängerseite per Optokoppler empfangen. Dadurch hätte ich dann eine 
galvanische Trennung zwischen den beiden Massen.

Die Daten würden mit etwa 1 Mbps übertragen, so dass ein halbwegs 
schneller Optokopper (z.B. 6N137) funktionieren sollte.

Viele Grüße
Daniel

[Falk B. (falk)]

Kann man auch machen. Ist halt etwas mehr Aufwand und Kosten.

[Markus R. (maggus)]

Hallo zusammen,

momentan stehe ich vor einem ähnlichen Problem. Ich plane den Bau eines 
kleinen UV-Photometers, bei dem eine Messküvette mit dem Licht einer 
Niederdruckquecksilberdampflampe durchstrahlt wird. Die Lampe wird durch 
einen Inverter versorgt, der mittels Trafo aus den 12V eine höhere 
Spannung erzeugt. Durch eine Photodiode, die an einem 
Transimpedanzverstärker betrieben wird, wird die Strahlung gemessen. 
Nach Digitalisierung wird der Messwert vom Mikrocontroller verarbeitet 
und per USB ausgegeben.

Das ganze System möchte ich auf einer 160x100 mm Aluminiumplatte 
aufbauen, die in ein Gehäuse aus Aluminiumhalbschalen eingeschoben wird. 
Der Transimpedanzverstärker (TIA) wird durch seinen hohen 
Eingangswiderstand recht empfindlich auf Störungen (z.B. vom Inverter) 
reagieren, deshalb habe ich ein zusätzliches Abschrimgehäuse vorgesehen, 
in dem Photodiode, TIA und ADC Platz finden. Das Schema des Aufbaus ist 
dem Bild im Anhang zu entnehmen.

Meine Frage ist nun, wie ich es mit der Masseführung und dem Gehäuse 
bzw. Abschirmgehäuse halte. Alle Gehäuseteile auf Masse und zusätzliche 
GND-Verkabelung wie eingezeichnet? Masse komplett über das Gehäuse? 
Gehäuse garnicht auf Masse?

Ich wäre dankbar, wenn mir jemand diesbezüglich ein paar Tipps geben 
könnte.

[Falk B. (falk)]

@ Markus R. (maggus)

>Eingangswiderstand recht empfindlich auf Störungen (z.B. vom Inverter)
>reagieren, deshalb habe ich ein zusätzliches Abschrimgehäuse vorgesehen,
>in dem Photodiode, TIA und ADC Platz finden. Das Schema des Aufbaus ist
>dem Bild im Anhang zu entnehmen.

Sieht doch alles ganz gut aus.

>Meine Frage ist nun, wie ich es mit der Masseführung und dem Gehäuse
>bzw. Abschirmgehäuse halte. Alle Gehäuseteile auf Masse und zusätzliche
>GND-Verkabelung wie eingezeichnet?

Ja.

> Masse komplett über das Gehäuse?

Doch.

>Gehäuse garnicht auf Masse?

Nein.

Man sollte halt gerade den Leistungsteil (INverter, Lampe) streng 
sternförmig verdrahten und die Leitungen immer eng zusammen führen, um 
die Abstrahlung zu minimieren. Ein geschirmtes Kabel zur Lampe kann ggf. 
helfen.