Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Messabgriff störfeste Auslegung


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von Andreas W. (fme987)


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Hallo Analog Spezialisten,

im Gegenteil zu Sigmar Gabriel, der ja von sich gerade behauptet eher 
ein Analoger Typ zu sein, bin ich eher (leider) ein Digitaler und habe 
deshalb eine Frage.

Es geht um die Anbindung eines sehr niederohmigen Shunt über einen 
Flexleiter an einen µC. Der Shunt hat gerade mal 30µOhm.

Dabei hat mir ein Kollege empfohlen den Spannungsabgriff des 4-Punktes 
im Flexleiter (also der Abgriff an dem der Spannungsabfall über dem 
Shunt gemessen wird) so auszulegen, dass die beiden Leiterbahnen 
parallel verlaufen also einer auf der Oberseite der andere auf der 
Unterseite übereinanderliegend und am besten nur ein ganz geringer 
Abstand. Durch diese Leiterbahnführung würde das sehr niederinduktiv und 
somit störunempfindlich.

Kann mir bitte jemand die Theorie und auch die Praxis dahinter erklären, 
gerne auch mit Literatur verweisen? Mein Kollege meint weiß man doch 
Faustregel.

Vielen Dank und viele Grüße
Andreas

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Andreas W. schrieb:
> Kann mir bitte jemand die Theorie und auch die Praxis dahinter erklären,
> gerne auch mit Literatur verweisen?
Stichwort "Fläche der Leiterschleife": wenn beide Leiter möglichst dicht 
aufeinander liegen, dann ist ist die Fläche möglichst klein und die 
Störeinkopplung in dieses differentielle Signal möglichst gering.

von Andreas W. (fme987)


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Vielen Dank für die schnelle Antwort.

Die Erklärung fällt also unter den Begriff „Spule im Magnetfeld“. Und 
dort ergibt sich ja die induszierte Spannung aus U = N * Δφ / Δt mit φ = 
B*A. Also je größer die Leiterschleife, desto höher die Empfindlichkeit 
gegenüber Magnetische Einkopplungen.


Noch zwei Fragen.

Lothar M. schrieb:
> ... Störeinkopplung in dieses differentielle Signal möglichst gering.

Handelt es sich hier wirklich um ein differentielles Signal? Ich denke 
es ist ein einfaches Maße bezogenes analoges Signal.


Mein Kollege meinte auch noch so etwas wie: Da die Stromrichtung in den 
beiden Leitungen gleich groß ist aber mit entgegengesetzten Vorzeichen, 
würde sich diese Art der Leitungsführung auch noch kompensieren. Auf 
Rückfrage wie das zusammenhängt meinte er wieder Faustformel. Kennt Ihr 
die Theorie dahinter?

Vielen Dank und viele Grüße
Andreas

von Jim M. (turboj)


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Andreas W. schrieb:
> Handelt es sich hier wirklich um ein differentielles Signal? Ich denke
> es ist ein einfaches Maße bezogenes analoges Signal.

An einem Strommeßshunt in Vierleitertechnik hast Du doch einen 
klassischen "-" und "+" Anschluss zum Messen - und Du misst die 
Differenz-Spannung.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Andreas W. schrieb:
> Handelt es sich hier wirklich um ein differentielles Signal? Ich denke
> es ist ein einfaches Maße bezogenes analoges Signal.
Jein...
Es ist natürlich schon "massebezogen", aber du darfst genau dieses 
Shunt-Signal durchaus als differentiell betrachten. Denn an 30µOhm fällt 
nicht viel Spannung ab. Da "zappelt" deine gmeinsame Masse sehr 
wahrscheinlich mehr. Deshalb musst du diese zu messende Spannung 
differentiell an den ADC oder den Messverstärker führen.

So wie z.B. dort beim LM5088 
http://www.ti.com/ods/images/SNVS600I/30083901.gif die Spannung über dem 
Shunt explizit abgegriffen wird, obwohl er mit einem Pin an Masse 
liegt. Und im Layout werden dann diese Shunt-Leitungen nah beieinander 
gut behütet bis zum Diferenzverstärker geführt.

So auch beim LM5122 Musterlayout im 
Beitrag "Re: Boost Konverter (LM5122) Funktionseinbruch bei halber geplanter Ausgangsleistung"

: Bearbeitet durch Moderator

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