Dokumentation

Eine naheliegende Methode, die galvanische Kopplung grundsätzlich zu vermeiden, liegt im Verzicht auf eine gemeinsame Nutzung von Leitungsstücken, was im Prinzip durch eine Verlegung von vollständig getrennten Rückleitungen für jeden Signalpfad zu erreichen wäre (sternförmige Masseverlegung). Wegen der dadurch stark ansteigenden Anzahl von Leiterbahnen auf der Platine ist dieser Weg kaum realisierbar. Außerdem steigt bei einer erhöhten Anzahl von Leitungen auch ihre Dichte und somit steigen auch die zwischen ihnen wirkenden kapazitiven und induktiven Kopplungen. Die Trennung der gemeinsamen Leitungspfade und die Herabsetzung der Kopplungsimpedanzen ist eine praktikable Maßnahme.

Bei der galvanischen Kopplung ist die Störspannung um so geringer, je niedriger die Leitungsimpedanz ist und je geringer der erzeugende Strom bzw. die Stromänderung sind. Der Strom wird vom Bedarf bestimmt und ist somit keine frei verfügbare Größe. Als Maßnahme zur Unterdrückung der Störkopplung verbleibt also nur die Erniedrigung der Leitungsimpedanz. Zu ihrer Herabsetzung bieten sich folgende Maßnahmen an:

• Kurze Leitungslänge (erniedrigt die ohmschen und induktiven Anteile sowie den Skineffekt; wirkt im gesamten Frequenzbereich)
• Großer Leitungsquerschnitt (erniedrigt den ohmschen Anteil; wirkt besonders bei Gleichspannung und niedrigen Frequenzen)
• Große Leitungsoberfläche (mindert die Wirkung des Skin-Effektes, wirkt bei hohen Frequenzen bzw. schnellen Stromänderungen, z. B. mehrere dünne Leiterbahnen)
• Kleine Stromschleifenfläche (erniedrigt Selbstinduktivität und Abstrahlfläche).

Bei der galvanischen Kopplung entstehen die höchsten Störspannungen durch die Spannungsabfälle bei schnellen Stromänderungen. Hierbei wird der ohmsche Anteil auf Grund des Skineffekts und in noch stärkerem Maße die Selbstinduktivität der Leitung wirksam. Weil sich die Selbstinduktivität mit dem Leitungsquerschnitt nur schwach ändert und auf der Platine nur geringfügig verändert werden kann, beschränken wir uns auf die wirksamsten Maßnahmen: Kürzung der Leiterbahnlängen sowie ihre Aufteilung bezüglich ihrer Nutzung.

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