Guten Morgen,
eine vielleicht blöd klingende Frage, aber es interessiert mich und ich
finde keine zufriedenstellende Antwort.
Angenommen, ich habe eine Platine wie diese hier (der Einfachheit mal
nur mit einem OP bestückt). Signal- und Spannungsversorgung auf der
einen Seite, Massefläche auf der anderen Seite. Was ich weiß ist, dass
der rücklaufende Strom versucht, quasi "direkt gegenüber" der
Spannungsleiterbahn zurückzufließen, sofern dort keine Hinternisse durch
kreuzende Leiterbahnen etc. sind.
Irgendwie muss der rücklaufende Strom dann ja aber doch zum
Masseanschluss der Platine kommen - wie läuft das? So, wie ich es im
angehängten Bild gezeichnet habe (also zuerst parallel zur
Spannungsversorgung vom IC zurück zum Spannungsversorgungseingang und
von dort auf direktem Weg zum Masseanschluss)?
Danke!
Dan
Du musst da zwei Situationen unterscheiden:
1. Tiefe Frequenzen: Der Strom wird (bei einer Massefläche) den
kürzesten Weg wählen. Damit ist der Widerstand am kleinsten.
2. Hohe Frequenzen: Der Strom wird direkt unterhalb der hinführenden
Leitung zurückfliessen. Damit ist der Widerstand für den Strom auch am
kleinsten.
Denn der komplexe Widerstand beträgt setzt sich aus dem ohmschen
Widerstand und der Leitungsinduktivität zusammen. Bei tiefen Frequenzen
dominiert der ohmsche Widerstand. Um den klein zu halten muss der
kürzeste Weg genommen werden, bei hohen Frequenzen beginnt
dominant zu werden. Um diesen Anteil klein zu bekommen muss die
Schleifenfläche welche durch den Strom aufgespannt wird klein gehalten
werden (L wird kleiner). Dies wird erreicht indem der Strom nahe beim
Hinleiter zurückfliesst.
Danke!
Da ich eigentlich nichts mit Signalen höherer Frequenzen zu tun habe,
gilt da dann doch "kürzester Weg". Das hat zumindest schonmal der
Theorie bei mir auf die Sprünge geholfen. Wenn bei HF die Rückführung
dann also einen Umweg gehen muss, dann bildet dieser Umweg eine
Schleife, die eine Induktivität zur Folge hat. Ich denke, dass habe ich
verstanden.
Wenn ich aber nun doch eine HF-Schaltung hätte, wie gelangt der Strom
dann wieder zurück zum Masseanschluss auf der Platine? Darüber muss der
Strom ja letztendlich abfließen. Wenn er dem Hinweg des Stroms auf der
Massefläche der Platine zurückfolgt, fließt er auf der Platine bis vor
den Anschluss der Spannungsquelle. Dort kann ja nicht Schluss sein und
der Strom muss weiter irgendwohin (-> Masseanschluss der
Spannungsquelle).
Masse- und Spannungsversorgung sind ja auf dem Beispielbild, welches ich
im ersten Beitrag angehängt habe, räumlich etwas voneinander getrennt.
Vielleicht wird damit klar, wie ich meine Frage meine.
Vorsicht wenn du sagst, dass du keine HF Schaltung hast. Jede digitale
Schaltung muss (wenn man ein wenig auf EMV achtet) als HF Schaltung
betrachtet werden. Durch das Schalten von digitalen Schaltungen
entstehen steile Flanken, die im Frequenzspektrum bis in den HF bereich
gehen. Da kann man aber mit Kondensatoren die Stromspitzen abfangen, so
dass sie sich nicht auf einer ganzen Platine verirren, dies nur noch zum
Thema HF.
Du müsstest auf deiner Zeichnung auch noch zeigen wie es weitergeht.
Sehe ich das Richtig, dass das zwei Anschlussklemmen darstellen sollten,
an welche ein Kabel angeschlossen wird? Dann könnte dein eingezeichneter
Stromweg schon hinkommen. Allerdings wird er nicht einen so schönen
Ecken bilden.
Wenn du aber genaue Auskunft willst, dann müsstest du auch die komplette
Anordnung zeichnen. Aber mit Fläche minieren bei HF kommst du schon
einigermassen zum Ziel.
Wenn es aber nur DC oder keine Frequenzen sind, dann ist es ganz einfach
der kürzeste Weg...
>Was ich weiß ist, dass>der rücklaufende Strom versucht, quasi "direkt gegenüber" der>Spannungsleiterbahn zurückzufließen,
Wer sagt das? Wenn Du eine Massefläche hast, fließt der Rückstrom
geradlinig (= kürzester Weg) von der Lötstelle am GND-Pin des OP-ICs
zur GND-Lötstelle und von dort in den Draht zum entsprechenden Pol der
Batterie.
Sollte sich auf dem geradliniegen Weg zufällig eine Aussparung in der
Massefläche befinden, fließt der Strom drum herum.
Ist die Massefläche keine Fläche, sondern ein Leiterzug, fließt der
Strom entlang des Leiterzugs.
Ich glaube wenn man sich solche Fragen stelle, sollte man von dem Strom
als Elektronenfluss etc. Abstand nehmen und das Feld, was ja die
eigentliche Energie zwischen den Leitern transportiert, betrachten.
Und wenn der Abstand der beiden Leiter größer wird, so wird sich das
Feld zwischen ihnen aufspreizen. Die Strom bzw. der Ladungsfluss in den
Leitungen bleibt, muss ja konstant bleiben.
Das Potential (jetzt mal als Linienintegral von GND-Anschlsus gedacht)
über den Rückweg wird aber, wegen der höheren Induktivität, größer.
Je nachdem wie groß die Schleife ist, kann sich ein Teil der Energie
auch ablösen und abstrahlen.
Viele Grüße,
Martin L.
AVRFan wrote:
> Wer sagt das? Wenn Du eine Massefläche hast, fließt der Rückstrom> geradlinig (= kürzester Weg) von der Lötstelle am GND-Pin des OP-ICs> zur GND-Lötstelle und von dort in den Draht zum entsprechenden Pol der> Batterie.Nein, das stimmt nur für kleine Frequenzen!
>Nein, das stimmt nur für kleine Frequenzen!
Aber für die stimmts, und ich glaube, Dan wollte es (was eigentlich
genau ?) ursprünglich auch nur für tiefe Frequenzen wissen.
Vielen Dank für die Erklärungen!
Die zwei Punkte links sollten in der Tat Anschlussklemmen darstellen,
aber das angehängte Bild ist nicht Teil einer real angedachten
Schaltung, sondern war nur als Beispiel gedacht, um mir die Sache mit
dem rücklaufenden Strom besser klar machen zu können.
Gruß,
dan
strom.GIF
(4,2 KB)
