Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsversorgung Masse Schema


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von Oliver F. (ollif)


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Hallo,

Stehe gerade vor dem Problem wie man die Spannungsversorgung auf ca.60 
Platinen verteilt.Es handelt sich bei diesem Projekt um einen polyphonen 
Synthesizer.

Man sollte ja idealerweise einen gemeinsamen Massesternpunkt haben.
Würde das hier bedeuten, dass ich alle Massen auf dem Netzteil 
zusammenschliesse und von dort aus zu jeder Platine ein Masseverbindung 
herstelle oder ziehe ich von allen Massen je ein Kabel zu den Platinen 
und führe sie dort zusammen? Oder kann man es irgendwie in Baugruppen 
unterteilen?

Generell stellt sich mir die Frage mit welchen Steckverbindern man so 
etwas umsetzt? Baut man sich für so etwas eine "Backplane" von wo aus 
man dann mit Flachbandkabel auf die einzelnen Platinen geht?

Bei vielen modularen Synthesizern werden die Module mit 15V versorgt und 
auf den Modulen wird die Spannung auf 12V herunter geregelt welche 
Vorteile hat dieses Verfahren?

Schon man vielen Dank.


Gruß Oliver

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Oliver F. schrieb:
> Bei vielen modularen Synthesizern werden die Module mit 15V versorgt und
> auf den Modulen wird die Spannung auf 12V herunter geregelt welche
> Vorteile hat dieses Verfahren?

Rückwirkungen von Modulen auf die gemeinsame Versorgung wird dadurch 
praktisch ausgeschaltet. Selbst wenn jetzt ein Modul die Spannung stark 
belastet, wird das die anderen Module nicht stören.

> Würde das hier bedeuten, dass ich alle Massen auf dem Netzteil
> zusammenschliesse und von dort aus zu jeder Platine ein Masseverbindung
> herstelle oder ziehe ich von allen Massen je ein Kabel zu den Platinen
> und führe sie dort zusammen?

Da hängt stark von dem Konzept des Synthis ab. Wenn du z.B. sowas wie 
einen polyphonen Moog baust, bei dem eine Menge über Patchkabel an der 
Front programmiert wird, ist es sinnvoll, die gesamte Frontplatte als 
grosse gemeinsame Masse zu betrachen und auf einer Backplane grosszügig 
dicke Masseleitungen vorzusehen. Um aber etwas konkreteres zu sagen, 
wissen wir zu wenig über dein Projekt.
Du musst auf jeden Fall zusehen, digitale und analoge Masse strikt 
voneinander zu trennen und nur an einem (niederohmigen) Massepunkt zu 
verbinden. Wenn das nicht geht, dann wenigstens nur an den 
Schnittstellen (wie z.B. AD und DA Wandlern) verbinden und Analog- und 
Digitalmasse getrennt auf der Backplane zu führen.

: Bearbeitet durch User
von Oliver F. (ollif)


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Hallo,

Matthias Sch. schrieb:
> Da hängt stark von dem Konzept des Synthis ab. Wenn du z.B. sowas wie
> einen polyphonen Moog baust, bei dem eine Menge über Patchkabel an der
> Front programmiert wird, ist es sinnvoll, die gesamte Frontplatte als
> grosse gemeinsame Masse zu betrachen und auf einer Backplane grosszügig
> dicke Masseleitungen vorzusehen. Um aber etwas konkreteres zu sagen,
> wissen wir zu wenig über dein Projekt.

Nein das wird kein polyphoner Modular synthesiszer.

Auf der Frontplatte kommen nur Bedienelemente.

Das Instrument soll final 8 Stimiig werden.

Der Testaufbau wird vierstimmig jede Stimme besteht aus zwei VCOs, 2 
Filter, 2 VCAs 3 Hüllkurvern und zwei LFO. Jede dieser Schaltungen wird 
auf einer Platine aufgebaut. Da dass ganze speicherbar sein soll kommen 
hier Realtiv viele 4051 4066 und S/H Glieder zum Einsatz, bedeutet dass 
ich auf jeder Platine das volle Spannungsversorgungsprogramm brauche.

> Du musst auf jeden Fall zusehen, digitale und analoge Masse strikt
> voneinander zu trennen und nur an einem (niederohmigen) Massepunkt zu
> verbinden. Wenn das nicht geht, dann wenigstens nur an den
> Schnittstellen (wie z.B. AD und DA Wandlern) verbinden und Analog- und
> Digitalmasse getrennt auf der Backplane zu führen.

Dieser Massepunkt idealerweise "im Netzteil".

Kann ich die Backplane wie im angehängten pdf Ausführen?

Wenn ich auf den Platinen eine Groundplane vorsehen will welchen Bezug 
bekommt diese dann? Normalerweise ja digital unter digitalschaltung und 
Analog unter analog schaltung nur wie macht man dies unter einem 4051 
der mein steursignal oder Audio Signal schaltet?

Fragen über Fragen :-)


Gruß

Oliver

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Oliver F. schrieb:
> nur wie macht man dies unter einem 4051
> der mein steursignal oder Audio Signal schaltet?

Dann sollten sich die Massen genau an diesen Chips treffen, das sind ja 
die oben beschriebenen 'Schnittstellen' zwischen analog und digital.

Oliver F. schrieb:
> Kann ich die Backplane wie im angehängten pdf Ausführen?

Wenn du nicht darauf bestehst, nur genau eine Leitung für die 
Analogmasse zu benutzen. Es ist jedenfalls keine schlechte Idee, etwaige 
NF Leitungen weg von den Versorgungsspannungen und der Digitalmasse zu 
führen und die NF auch mit Analogmasse zu 'umzingeln'. Sieh lieber ein 
paar mehr Kontakte auf der Backplane vor und rechne damit, da noch ein 
paar mehr Leitungen zu verlegen, besser jetzt als zu spät.

von Oliver F. (ollif)


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Hallo Matthias,

Vielen Dank schon mal...

Matthias Sch. schrieb:


> Wenn du nicht darauf bestehst, nur genau eine Leitung für die
> Analogmasse zu benutzen. Es ist jedenfalls keine schlechte Idee, etwaige
> NF Leitungen weg von den Versorgungsspannungen und der Digitalmasse zu
> führen und die NF auch mit Analogmasse zu 'umzingeln'. Sieh lieber ein
> paar mehr Kontakte auf der Backplane vor und rechne damit, da noch ein
> paar mehr Leitungen zu verlegen, besser jetzt als zu spät.

Die Backplane ist hier nur exemplarisch dargestellt.

Welches Steckersystem kann ich den hier am besten verwenden? 
Flachbandkabel bietet sich hier zwar an ist aber bei der Verlegung (ca 
60 Platinen) ein Albtraum.
Oder sollte ich Kabelbäume binden und alles fest verlöten? Der zeitliche 
Aufwand spielt hier wenig bis keine Rolle ist ein langzeit Hobby 
Projekt.

Auf den Platinen wollte ich immer 100µF Stützelkos und 100nF Keramik an 
den Op Amps bei den C-Mos ICs bin ich noch unsicher sie werden mit +12V 
un -5V betrieben Kann ich hier die Sockel mit eingebauten keramik 
Kondensator benutzen oder auch hier von beiden Spannungsanschlüssen ein 
100µF zur zugehörigen digital Gnd?

Ich finde das Thema Spannungsversorgung relativ wichtig da ich schon bei 
meinen Testaufbauten immer wieder durch falsche Masseführung 
Fehlfunktionen von nicht funktioniern über komische Wellenform und 
brummen
hatte.


Danke

Gruß

Oliver

von HildeK (Gast)


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Abgesehen von deiner eigentlichen Frage: In dem Schaltplan sind 
Kurzschlüsse drin. Das wird rauchen!
Verfolge mal bei der +/-15V-Versorgung von der Trafomittelanzapfung aus 
den Pfad z.B. in Durchlassrichtung der Dioden. Dann wirst du am oberen 
Trafoanschluss herauskommen.
Die Korrektur hat Einsparungspotential: nimm nur einen Gleichrichter und 
verwende den Mittelanschluss des Trafos als GND. So z.B.:
http://www.thel-audioworld.de/module/Netzteil/NTSYM1.gif

von Oliver F. (ollif)


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HildeK schrieb im Beitrag #3454961
Hallo,

> Abgesehen von deiner eigentlichen Frage: In dem Schaltplan sind
> Kurzschlüsse drin. Das wird rauchen!
> Verfolge mal bei der +/-15V-Versorgung von der Trafomittelanzapfung aus
> den Pfad z.B. in Durchlassrichtung der Dioden. Dann wirst du am oberen
> Trafoanschluss herauskommen.
> Die Korrektur hat Einsparungspotential: nimm nur einen Gleichrichter und
> verwende den Mittelanschluss des Trafos als GND. So z.B.:
> http://www.thel-audioworld.de/module/Netzteil/NTSYM1.gif

Vielen Dank für den Hinweis ist aber nicht der finale Schaltplan das 
soll nur eine grobe Skizze sein um mein Problem darzustellen trotzdem 
sollte es fehlerfrei sein.

Gruß

Oliver

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Oliver F. schrieb:
> Welches Steckersystem kann ich den hier am besten verwenden?
> Flachbandkabel bietet sich hier zwar an ist aber bei der Verlegung (ca
> 60 Platinen) ein Albtraum.
> Oder sollte ich Kabelbäume binden und alles fest verlöten? Der zeitliche
> Aufwand spielt hier wenig bis keine Rolle ist ein langzeit Hobby
> Projekt.

Du möchtest sicher ein Modul ziehen, um was zu reparieren oder zu 
verbessern, deswegen ist fest verlöten zwar transportsicher, aber 
schlecht für ein nicht endgültiges Instrument.

An deiner Stelle würde ich es vom günstigen Bezug und Aufbau abhängig 
machen. Europakarten Format passt z.B. gut an DIN41612 Verbinder, auch 
als VG-Leisten bekannt. Diese als auch die als ISA Slots bekannten 
(Card-Edge) Verbinder lassen sich gut auf Streifenraster Platinen (als 
Backplane) parallel schalten.
Edge Verbinder sind allerdings nur dann wirklich machbar, wenn du 
Platinen ätzt, dafür sind die Kosten geringer, du brauchst nur den Slot.
Edge gibt es übrigens auch zum Aufpressen auf Flachbandkabel.

: Bearbeitet durch User
von Oliver F. (ollif)


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Hallo,

ich habe hier mal ein Beispiel Layout gemacht.

Es zeigt einen 4051 CMOS  mit zwei nachgelagerten Buffern.
Doppelseitige Platine mit analoger und digitaler Ground Plane sowie 
Abblock Kondensatoren. Beide Planes werden an einem Punkt unter dem 4051 
verbunden.
Die Widerstände sind Drahtbrücken.
Wäre das so in Ordnung?

Gruß

Oliver

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Denke daran, das die Spannung an Vee(Pin 7) direkt die Aussteuerbarkeit 
des 4051 bestimmt. Wenn an Vee nur -5Volt liegen, wird er Signale, die 
das überschreiten, clippen. Vee ist also eine Spannung aus dem 
Analogteil und nicht digital. Lt. Datenblatt sind -15V an Vee aber ohne 
weiteres möglich. Vss ist schlicht und einfach der Digital GND und nicht 
-5V. Ds ist der Bezugspunkt für den Logiclevel Konverter. Wenn du den 
auch auf -5V legst, wird der 4051 auch nur dann schalten, wenn die A,B 
und C Eingänge als Bezugspunkt -5V haben.

Oliver F. schrieb:
> Wäre das so in Ordnung?

Für sich schon - es ist immer schwierig, von einer einzelnen Platine auf 
das Gesamte zu schliessen. Behalte dir (wie du auch gezeichnet hast) die 
Möglichkeit vor, die Masseverbindungen aufzutrennen und sie dann nur an 
einer Stelle zusammenzuführen.

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von Oliver F. (ollif)


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Hallo,

Vielen Dank für die Erklärung ich fasse die beiden Möglichkeiten 
zusammen:

Variante 1:
Bei dieser Beschaltung(VEE und VSS auf -5V) ist der Aussteuerbereich -5V 
bis 12V. Low level liegt bei -5V

Variante2:
Bei dieser Beschaltung (VEE auf -5V und VSS auf D GND) ist der 
Aussteuerbereich -5V bis 12V. Low level liegt bei 0V.
Hier langt dann auch ein Sockel mit integriertem Kondensator.

Matthias Sch. schrieb:
> Für sich schon - es ist immer schwierig, von einer einzelnen Platine auf
> das Gesamte zu schliessen. Behalte dir (wie du auch gezeichnet hast) die
> Möglichkeit vor, die Masseverbindungen aufzutrennen und sie dann nur an
> einer Stelle zusammenzuführen.

Das ist schon klar aber ich brauche hier erst mal eine Basis.
Das Thema Grounding ist ja eine Wissenschaft für sich. Auch gibt es hier 
verschiedene Lehrmeinungen je nach dem wie alt die Artikel sind.
Gibt es hier irgendwo eine aktuelle Richtlinie?


Gruß

Oliver

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Oliver F. schrieb:
> Variante2:
> Bei dieser Beschaltung (VEE auf -5V und VSS auf D GND) ist der
> Aussteuerbereich -5V bis 12V. Low level liegt bei 0V.
> Hier langt dann auch ein Sockel mit integriertem Kondensator.

Ich weiss nicht genau, wo du jetzt die 12V herholst, das sind m.E. 15V.
Variante 3:
Vee auf -15V, Vdd auf +15V, Vss auf DGND. Schalten an A,B und C mit 
0V->5V. Aussteuerbereich -15V bis +15V.

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