Guten Abend, mal angenommen wir haben eine Leiterplatte mit mehreren symmetrisch versorgten OPVs die Analoge Signale möglichst unverfälscht verstärken sollen. Wir haben einen Bezugspunkt, eine Signalmasse die möglichst am Ein und Ausgang das gleiche Potential haben sollen. Wir gönnen uns dafür eine Doppelseitige Leiterplatte und eine Durchgehende Massefläche für die Signalmasse. Jetzt gibt es 2 Möglichkeiten: 1) Wir klatschen Abblockkondensatoren jeweils von V+ und V- der OPVs so nahe wie möglich an die Signal(!!!)Massefläche. 2) Wir basteln eine separate Masse und Trennen Versorgungsmasse von der Signalmasse, diese werden im Netzteil z.B. zusammengeführt. (Stern + Massefläche) Ich frage mich nun was besser ist. Bei Variante 1 gibt es unter Umständen Störströme die auf die Fläche einkopplen, also Klirr. Man verlässt sich darauf das die Fläche niederimpedant genug ist. Lustig wird es wenn wir mehrere Platinen haben, dann kommt es auf die Verbindung an ob sich Störungen von der Versorgungsmasse ins Signal koppeln. Das klingt nicht gut, andererseits sollten die Störströme wenn vorhanden dem Signal entsprechen. Variante 2 ist eine Exot, bedeutet erstmal Mehraufwand beim Layouten. Auf die Idee bin ich gekommen weil im Datenblatt eines Symmetrierverstärker Moduls das ich gekauft habe erwähnt wird das sich Versorgungs und Signalmasse trennen Lassen. (darf ich das pdf auf der HP vom Hersteller verlinken?) Damit ist es beliebig wie viele Leiterplatten eingesetzt werden, Signal und Versorgungsmasse sind bis zum Sternpunkt getrennt. Nachteil ist das man unter Umständen riesige Schleifen über das Netzteil baut, das hat man allerdings früher auch getan als reine Sternmasse "in" war. Dafür ist das Bezugspotential für Alle OPVs wirklich das selbe. Ich würde behaupten Variante 2 ist die bessere, bin mir aber nicht sicher ob der Lange weg Abblockkondensator zur "Last" gut ist. Der OPV sieht durch den Kondensator weiterhin einen niederohmigen Bezugspunkt. Was meint Ihr dazu? Danke und Gruß, Jan K.
Angehängte Dateien:
-
Variante_1.png
6,5 KB -
Variante_2.png
6,5 KB
Vielleicht ist es so besser verständlich was ich meine, Bilder im Anhang.
Jan K. schrieb: > Ich frage mich nun was besser ist Hängt vom OpAmp ab. http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-202.pdf
Split-GND hat einige Nachteile (zB bei ESD). Selbst in sehr hochwertigen Geräten gibt es oft eine komplett durchgehende GND Plane, egal ob analoge oder digitale Bauteile daran 'hängen'. Wichtig ist dabei, dass die betreffenden Funktionsgruppen (digital/analog) räumlich auf dem PCB gut getrennt voneinander platziert sind, so dass hochfrequente Störungen in ihrem Bereich bleiben und lokale Abblockkondensatoren dort ihre Wirkung vollbringen. 2 Layer sind für ein solches Design natürlich eher zu wenig, da die GND Plane eine Plane ohne irgend eine Unterbrechung sein muss. Typischerweise hat man 4 Layer. Top: Signale Inner 1: GND Inner 2: Power planes & traces Bottom: Signale
:
Bearbeitet durch User
Das hängt wohl auch von den verwendeten OPVs ab. Die eher "gutmütigen" Audio-OPVs werden in der Regel kaum HF-Schmutz über die Entkoppel-Cs einleiten, so dass man mit einer gemeinsamen GND-plane gut hinkommen sollte. Bei sehr schnellen OPV kann das natürlich ganz anders aussehen.
:
Bearbeitet durch User
Danke für Eure Antworten! >Hängt vom OpAmp ab. Ich habe es durchgelesen, interessant ist der Abschnit auf Seite 5/6. (Minimizing Common Impedance Coupling) Das ist Variante 2 bei der sich die Lastwiderstände auf die Versorgunsmasse beziehen. Interessant ist aber, was passiert bei einem nicht invertierenden niederohmig (rauschen) beschalteten Verstärker mit Bezug auf Masse? Da können schon ganz schön Ströme auf die Fläche einkoppeln, man würde also eher auf die Versorgungsmasse beziehen. Aber dann geht der Vorteil verloren. In der Praxis ist das bei größeren Projekten so nicht machbar. >Split-GND hat einige Nachteile (zB bei ESD). Selbst in sehr hochwertigen >Geräten gibt es oft eine komplett durchgehende GND Plane, egal ob >analoge oder digitale Bauteile daran 'hängen'. Wichtig ist dabei, dass >die betreffenden Funktionsgruppen (digital/analog) räumlich auf dem PCB >gut getrennt voneinander platziert sind, so dass hochfrequente Störungen >in ihrem Bereich bleiben und lokale Abblockkondensatoren dort ihre >Wirkung vollbringen. >2 Layer sind für ein solches Design natürlich eher zu wenig, da die GND >Plane eine Plane ohne irgend eine Unterbrechung sein muss. >Typischerweise hat man 4 Layer. Ja, das wird oft so gemacht. Einige Profis bauen das aber auch anders auf: (Seite 3) http://www.funk-tonstudiotechnik.de/SSIM-03A.pdf Dabei bezieht sich die Last immer auf die Signalfläche (siehe blockschaltbild) und die Versorgungsmasse (nicht gezeichnet) ist separat herausgeführt und über einen Widerstand verbunden. Steht so unten im Text. Laut der oben verlinkten AN von Analog Devices ist das aber nur bedingt gut. Es klingt auch dämlich extra Für die abblockkondensatoren eine Eigene Massefläche zu bauen, da könnte man gleich nur einen Abblockkondensator zwischen V- & V+ machen, Bezugspunkt wäre der selbe (Netzteil) Digitale und Analoge Signale räumlich trennen aber auf eine Massefläche beziehen geht bestimmt, wenn man sie nicht räumlich trennen kann bleibt einem aber nichts mehr als die Massen zu trennen und an einem Punkt zusammenzuführen. >Das hängt wohl auch von den verwendeten OPVs ab. Die eher "gutmütigen" >Audio-OPVs werden in der Regel kaum HF-Schmutz über die Entkoppel-Cs >einleiten, so dass man mit einer gemeinsamen GND-plane gut hinkommen >sollte. >Bei sehr schnellen OPV kann das natürlich ganz anders aussehen. Der Gedanke ist einfach der: Alle OPVs die ich kenne arbeiten mit einer AB Ausgangsstufe (die die Linear verstärken sollen, keine Komparatoren etc.) Beim Wechsel in den B Betrieb ist die Stromaufnahme eben alles andere als Sinusförmig, egal in welchem Frequenzbereich.
Ich habe mal diverse Datenblätter von DACs/ADCs und OP AMps studiert, hauptsächlich die von Ti + Eval. Board. Dort wird immer im Referenzdesign Signalmasse und Versorgungsmasse direkt zusammen gelegt. Die sehr guten DACs/ADCs sind so ziemlich das Anspruchsvollste Analoge das mir eingefallen ist, ich war erstaunt das es so einfach sein soll. Eine weitgehend durchgängige Massefläche, das wars. Im Grunde das was "easylife" gemint hatte. Aber was mache ich wenn ich mehrere Leiterplatten aus einem Netzteil speisen will? Zwangsläufig führen Signalmasse und Versorgungsmasse dann parallel über eine gemeinsame Leitung. Da muss es doch einen besseren Weg geben.
Jan K. schrieb: > Aber was mache ich wenn ich mehrere > Leiterplatten aus einem Netzteil speisen will? Zwangsläufig führen > Signalmasse und Versorgungsmasse dann parallel über eine gemeinsame > Leitung. Macht ja nichts, solange du Störer lokal in den Griff bekommst. Das Problem ist ja kein neues. Studiomischpulte sind mehrere Meter breit und bestehen selbstverständlich aus vielen Einzelplatinen. Das Konzept hier ist: - Niederimpedante Stromversorgungs- und GND-Verbindungen (große Querschnitte) - Großzügig dimensionierte Puffer- und Abblockkapazitäten - Hohe Signalpegel (= großer Abstand zu Störspannungen) - und: symmetrische Audiosignale Auch bei der Verbindung zweier Geräte per Kabel, die in der Regel eigene Netzteile haben, ergibt sich das gleiche Problem. Niemals werden die GND Potentiale beider Geräte aufs mV gleich sein. Daher wird in der professionellen Studiotechnik prinzipiell auf symmetrische Signale und hohen Pegel gesetzt. Dadurch spielen Störungen auf GND eine deutlich geringere Rolle.
:
Bearbeitet durch User
Kenne so ein ähnliches Problem -- Klirrfaktor-Meßgerät mit Metallgehäuse und BNC-Buchsen. GND ist einerseits das Gehäuse, andererseits die GND-Verbindungen im Innern. Allerdings alle Signale Single-Ended / assymetrisch. Daher sorgen z.B. magnetische Einkoppelungen (etwa des Trafos) für parasitäre Ströme und damit Spannungsverschiebungen, die natürlich voll auf die Analog-Signale durchschlagen. Im Gegensatz dazu hat man etwa bei den Tektronix-Einschüben symmetrische Signale -- da haben ein paar mV GND-Abweichungen kaum Auswirkungen. Abblock-Kondensatoren dienen ja vor allen dafür (vermute ich), genügend lokale Energie für die internen Schaltvorgänge, aber auch die größeren Ausgangssignale zur Verfügung zu stellen. Da diese sich aber vor allem auf Signal-GND beziehen, sollte auch das "lokale" GND für die Kondensatoren verwendet werden. Ansonsten kannst Du Dir ja einmal den Strompfad vorstellen, wenn einer der Op-Amp-Ausgangstransistoren etwas mehr Strom braucht, um die Ausgangslast zu treiben.
Achim H. schrieb: > Da diese sich aber vor allem > auf Signal-GND beziehen, sollte auch das "lokale" GND für die > Kondensatoren verwendet werden. Ansonsten kannst Du Dir ja einmal den > Strompfad vorstellen, wenn einer der Op-Amp-Ausgangstransistoren etwas > mehr Strom braucht, um die Ausgangslast zu treiben. Genau so ist es.
Der von den Abblockkondensatoren eingekoppelte Störstrom läßt sich minimieren, indem man die Kapazität nicht größer als nötig wählt. 100uF Abblocker erachte ich von daher als ziemlich unsinnig. Für HF-Stabilität reichen 10..100nf - mit entsprechend kleineren Störströmen.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.