Verständnisfrage zur Masse-Führung

Was steht denn dazu im Datenblatt der streng geheimen Sensoren?

Nuri O. schrieb:

So wäre es dann ja eine Schleife quasi.

Und damit wird es zu einer Spule bzw. Empfangs- und/oder Sendeantenne.

Nuri O. schrieb:

Ich habe hier bei mir einige Bauteile (Sensoren etc.) die oft mit zwei Pins für GND kommen.

Und so gut wie immer müssen beide mit dem selben GND verbunden werden. Meist auf dem kürzesten Weg mit möglichst geringer Impedanz.

Aber Genaues kann man nur mit dem passenden Datenblatt sagen.

Wenn ich jetzt bei einem Sensor o.ä. Beide GND-Pins benutze mit zwei Leitungen, zur Drahtbruchschutz o.ä., handle ich mir im Zweifel damit Probleme ein

Ja.

und wenn ja welche?

Du betreibst das Bauteil nicht mehr entsprechend den Anforderungen des Datenblatts. Denn laut dem müssen beide GND Pins auf dem selben Potential liegen. Was dabei passieren oder kaputtgehen kann, das müsste man im Einzelfall ausprobieren oder anhand des Datenblatt recherchieren.

Aber probieren wir es doch mal andersrum: warum fragst du? Was ist das zugrundeliegende Problem?

Nuri O. schrieb:

ich habe hier bei mir einige Bauteile (Sensoren etc.) die oft mit zwei Pins für GND kommen

Welche, ist NATÜRLICH geheim.

Es gibt unterschiedliche Gründe, warum ein Bauteil mehr als 1 Masseanschluss hat.

Und - Überraschung - die erfordern unterschiedliche Maßnahmen.

Bei Sensoren ist eventuell einer die Versorgung und der andere der Bezugspunkt, oder Eingang und Ausgang. Bei anderen Teilen geht es um mehr Strom oder um niederimpedante Verbindung.

Bei deinem: Keine Ahnung, Glaskugel runtergefallen.

Nuri O. schrieb:

Jetzt habe ich gelesen, dass GND oder PE-Verbindungen immer zu einem Sternpunkt verlaufen sollten.

Das ist so allein formuliert auch schlichtweg falsch. Das ist eine ewige Diskussion in der Elektronikentwicklung und die einzig richtige Antwort ist "Es kommt drauf an!".

Du musst verstehen, warum man Sternpunkt gemacht hat. Und warum man heutzutage davon abweicht. Die Idee vom Sternpunkt ist das, aus welchen Gründen auch immer, Störströme über die GND Leitung fließen. Eingekoppelt, weil das große Schleifen sind, oder weils ein Stecker mit längerem Kabel ist, oder oder..

Diese Ströme erzeugen jetzt ein Spannungsabfall über der GND-Leitung. Und diese Spannung überlagert sich jetzt auf das Nutzsignal. Das ist das eigentliche Problem.

Sternpunkt bewirkt, das die Störströme über die GND Leitung und zurück über eine parallele Signalleitung müssen. Damit heben sich die Spannungen gegenseitig auf und sind am Sensor nicht mehr vorhanden. Bei komplexeren Aufbauten geht das aber nicht mehr, bzw wird sooo unglaublich kompliziert.

Deshalb macht man heutzutage eher kleiner Elektroniken und eine durchgehende niedrigimpedante Massefläche. Der Störstrom ist jetzt der selbe, allerdings erzeugt der nahezu keine Störspannung da die Impedanz so klein ist. Das ist das Mittel der Wahl bei aktueller Elektronik auf Leiterplatte. Den einen Sternpunkt gibts nicht mehr, da keiner weiß wo der sein sollte. Am Netzteil, am ADC oder doch am externen ADC/DAC oder wo?

Große durchgehende Massefläche am besten auf mehreren Lagen. Und auch hier gilt, Kommt drauf an. Auf dein Applikation und die Umgebung. Möglicherweise ist eine galvanische Trennung, dann vor allem der Störströmem, viel viel einfacher.

Benjamin K. schrieb:

Sternpunkt bewirkt, das die Störströme über die GND Leitung und zurück über eine parallele Signalleitung müssen.

Der Sternpunkt ist dafür da, dass Lastströme nicht über die Signalmasse fließen müssen/können/dürfen.

Damit heben sich die Spannungen gegenseitig auf und sind am Sensor nicht mehr vorhanden.

Was du beschreibst hat mit dem Sternpunkt grundlegend nichts zu tun, sondern damit, dass durch die enge Führung von Masse und Signal dicht beieinander die "umspannte" zur Störein- und -auskopplung wirksame Fläche möglichst klein wird. Und "gegenseitig aufheben" tun sich eingekoppelte Störströme nur auf verdrillten Leitungen beim jeweils nächsten "Schlag".

Möglicherweise ist eine galvanische Trennung, dann vor allem der Störströmem, viel viel einfacher.

Am meisten gewonnen ist schon, wenn die 10A-PWM Stufe nicht links und die zugehörigen Klemmen dann rechts an der 20cm breiten Leiterplatte platziert wird und dazwischen der ADC eine kleine analoge Spannung auswerten muss.

Welche Verdrahtung und Masseflächengestaltung man verwendet, hängt von der Applikation ab.

Wenn man z.B. einen Störer auf der Platine hat, wie einen Transceiverbaustein oder sonstige Treiber, dann wird eine Sternverdrahtung dazu führen, dass dessen GND mehr springt, weil die Kapazität benachbarter Masseflächen fehlt und der Widerstand steigt. Aus HF-Sicht ist es dabei entscheidend, welche Frequenzen emititert werden und wie sich diese durch die Flächen bewegen. Da spielen die Größe der Verbindungen eine Rolle. Durch das Separieren werden damit genau diese benachbarten GND-Flächen vor eventuellen Störungen geschützt. Das gilt insbesondere bei Analog-Digital-Schaltungen. Dort sind AD-Parts gegrennt zu versorgen und feinsäuberlich voneinander zu trennen, wenn man nicht Spektralteile des digitalen Gemüses auf dem Analogteil sehen möchte.

Bei der Beurteilung kommt es darauf an, wie das im Einzelnen gestaltet ist: Eine symmetrische Verbindung zwischen zwei Digitalteilen ist sehr resistent gegen einen minimalen GND-Hub und kann / sollte immer gekapselt ausgebildet werden. Das gilt auch für symmetrische Analog-Ausgänge.

Die Restschaltung profitiert dann von einem sauberen GND.

Berücksichtigen muss man aber auch, um welche Lage es sich handelt: Wenn die zur Abschirmung dienen soll, dann muss die weitgehend ununterbrochen laufen und auch regelmäßig an GND kontaktiert werden, vor allem wenn es um HF-Abschirmung geht.

Zu dem Thema geäbe es viel zu sagen - oft sind Kompromisse zu schließen.

Was man pauschal sagen kann, ist dass die Entscheidung "pro große Masse" um so eher zu treffen ist, wenn es um hohe Frequenzen geht, spätestens wenn deren Wellenlängen im Bereich der PCB-Leitungslängen liegen. Wenn es um niederfrequente und genau Schaltungen geht, ist GND-Separation zu bevorzugen.

Am Einfachsten geht das dann mit getrennten Massen auf getrennten Lagen, die dann natürlich NICHT durchkontatkiert und verbunden werden dürfen, d.h. der digitale Schmutz darf sich erst erst einmal in der Digi-Masse mit anderen Störungen kurzschließen, dann in Richtung Sternmasse totlaufen, wodurch nur die niederfrequenten Reste in die analoge Masse einfließen könn(t)en. Bei einem Präzisionswandler für Ultraschall habe ich so einst das Rauschen auf den DACs gedrittelt - einfach die großzügig spendierten Vias raus und ein paar Trenner in die Versorgungslagen der DACs zum Rest.