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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Masseflächen bei virtueller Masse


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Autor: Lollypop (Gast)
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Hallo!

Aus einer 10V Eingangsspannung erzeuge ich durch einen Rail Splitter 
(spannungsteiler + op-amp) -5V, +5v und eben eine virtuelle Masse.
Welche der beiden Massen benutze ich jetzt als Massefläche auf der 
Platine? Oder benutze ich verschiedene Masseflächen vor und nach dem 
Rail Splitter?

Vielen Dank im Voraus!

Lollypop

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn man direkt den Ausgang des OP für die virtuelle Masse nutzt, ist 
die Kapazitiv nicht stark belastbar. Entsprechend taugt die virtulle 
masse nicht nicht als Massefläche.  Sonst hängt es von der Schaltung ab, 
ob man überhaupt eine Massefläche braucht oder gebrauchen kann und falls 
doch, welche "Masse" man da nimm.

Autor: Kai K. (klaas)
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>Oder benutze ich verschiedene Masseflächen vor und nach dem
>Rail Splitter?

Ohne konkrete Schaltung ist das nicht beantwortbar.

Eine Massefläche hat man ja aus unterschiedlichen Gründen. Eine Sorte 
von Massefläche verwendet man in Verbindung mit einem Metallgehäuse, um 
EMI-Filtern gegen RF, Surge, Burst und ESD eine niederohmige Masse, also 
eine "radio frequnecy plane" zu bieten. Dazu sollte diese Massefläche an 
vielen Stellen und großflächig im Bereich der Ein- und Ausgangsstecker 
mit dem Gehäuse verbunden werden. Wie Ulrich schon schrieb ist eine mit 
einem OPamp erzeugte virtuelle Masse dazu eher nicht in der Lage. Dazu 
sollte die Masse der 10V Versorgung verwendet werden.

Eine andere Sorte von Massefläche wird verwendet, um die Signalmasse 
besonders niederohmig zu machen, damit Spannungsabfälle von 
Signalströmen auf ihr besonders klein sind. Dazu kannst du ja mit der 
virtuellen Masse eine kleine lokale Massefläche aufbauen.

Unangenehm wird es, wenn eine Schaltung mit virtueller Masse ein 
entferntes Gerät mit einem Signal speisen soll, weil dann der 
Signalrückstrom und eventuelle Störungen auf die virtuelle Masse geführt 
wird. So was kann dann leicht schiefgehen. Deshalb sollte man nur 
Endgeräte, die kein weiteres Gerät speisen müssen mit einer virtuellen 
Masse betreiben.

Im allgemeinen ist es aber viel sinnvoller, Schaltungen mit virtueller 
Masse ganz zu vermeiden und sie stattdessen lieber mit einer echten 
Masse zu betreiben. Wenn mit unsymmetrischer Spannungsversorgung 
gearbeitet wird, kann man die nötigen Hilfspannungen ja auch anders 
erzeugen, beispielsweise mit Spannungsteilern aus der 
Versorgungsspannung. Dann kann man auch eine durchgehende Massefläche 
verwenden, die gleichzeitig beide obigen Funktionen erfüllt.

Autor: oszi40 (Gast)
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Auf halbe Frage wird man keine ganze Antwort bekommen. Je nachdem wie 
Deine virtuelle Masse belastet wird, könnte auch keine mehr da sein, 
wenn sich der Rauch verzogen hat. :-)

Autor: Lollypop (Gast)
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Der relevante Teil der Schaltung besteht aus zwei I/V Konvertern, die 
den Ausgang eines DACs mit einem Kopfhörer verbinden soll. Die 
entsprechende Schemata sowie die Stromversorgung habe ich mal angehängt. 
Ich möchte das ganze im Endeffekt so rausch- und störungsarm wie möglich 
haben, daher dachte ich, dass großzügige Masseflächen dabei helfen. ^^

Ich muss gestehen, dass ich ganz neu in der Analog-Technik bin und daher 
nicht so viel Ahnung habe. Bisher habe ich nur digitale Schaltungen 
entworfen. Ich möchte im Laufe der Zeit tiefer in DIY Audio einsteigen. 
Falls jemand zufällig gute Literatur (de/en) dazu kennt, wäre ich 
dankbar. :)

Autor: Kai K. (klaas)
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Kannst du auch die Schaltung vom DAC posten?

Autor: Lollypop (Gast)
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Klar, das ist aber wenig interessant.

Die I2S Signale und die +3.3V kommen von einem Raspberry Pi. Der 
passende Anschluss dazu fehlt noch in der Schematic. ;)

Autor: ArnoR (Gast)
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Deine virtuelle Masse ist jetzt die Signalmasse, also das 
Bezugspotential für alle Signale und ist auch so zu behandeln. Die 
urspüngliche Masse (jetzt -5V) hat nur noch die Funktion einer 
Betriebsspannung.

Hast du die Schaltung der virtuellen Masse mit Lastkapazitäten schon 
aufgebaut und getestet oder mal simuliert? Ich hab da so meine Zweifel, 
dass der LT1007 mit der kapazitiven Last zurechtkommt. Außerdem kannst 
du C28/C31 um den Faktor 100...1000 kleiner machen, die blocken doch nur 
den Referenzteiler ab und werden nicht an der virtuellen Masse wirksam.

Autor: Lollypop (Gast)
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Danke für deine Hinweise! :)

Nein, bisher habe ich weder etwas getestet, noch etwas simuliert. Ich 
lese mich gerade in ngspice ein, aber das ist fürchterlich 
kompliziert... ;)

Den LT1007 habe ich erstmal genommen, weil ich ihn da habe. Aber für die 
Stromversorgung brauche ich wohl einen stärkeren, auch wenn ich bei den 
Millionen von verfügbaren Op-Amps noch nicht weiß, welchen ich wohl 
nehmen könnte. ^^

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