Leiterplattenlayout - 3x getrennte Führung für GND?

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Autor
Leiterplattenlayout - 3x getrennte Führung für GND?

    







BID = 1134882

Maik38Gur

Gesprächig



Beiträge: 119
Wohnort: Offenbach
 

  


Hallo,

in einer Schaltung für ein Audiogerät verwende ich analoge Audio-ICs, digitale ICs und Relais. Stichwort Einstreuungen über GND. Ist es sinnvoll und zu empfehlen, dass ich im Platinenlayout auf der Platine 3 getrennte GND-Leiterzüge verwende (1. für Audio, 2. für Digital, 3. für Relais), um Störsignale zu vermeiden, und diese 3 Leiterzüge erst unmittelbar am Netzteil zusammenführe?

Maik

BID = 1134884

Jornbyte

Moderator



Beiträge: 7421

 

  


Zitat :
diese 3 Leiterzüge erst unmittelbar am Netzteil zusammenführe

Ja, so ist es richtig.

_________________
mfg Jornbyte

Es handelt sich bei dem Tipp nicht um eine Rechtsverbindliche Auskunft und
wer Tippfehler findet, kann sie behalten.

BID = 1134886

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Ja. Denke daran, dass die Kupferbahnen kein Supraleiter sind, sondern Widerstand und Induktivität besitzen. Jede Stromänderung, je schneller sie passiert um so schlimmer, verursacht damit einen Störspannungsimpuls, den man im Audiozweig nicht haben möchte.

Evtl muss man die Audio-Spannungsversorgung auch noch mit R-C entkoppeln, denn die PSRR vieler ICs ist bei höheren Störfrequenzen ziemlich schlecht.

BID = 1134887

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5465

Wie willst Du die verschiedenen GNDs realisieren? 2-/4-lagige Platine oder mehr? Um was für Audio und digitale Signale geht es?

Weil heutzutage ist Split-GND und Co eigentlich nicht mehr Stand der Technik. Man fängt sich ggf. mehr Nachteile ein als Vorteile. Ein/zwei/drei Masseflächen haben eine extrem niedrigen Widerstand und heutzutage macht man das eher durch räumliche Trennung/zusätzliche Filterung.
Siehe zum Beispiel: https://youtu.be/vALt6Sd9vlY Ground in PCB Layout - Separate or Not Separate? (with Rick Hartley)

TL;DR: Man sollte genau wissen was man tut, ansonsten besteht die Gefahr es zu verschlimmbessern.

BID = 1134889

Murray

Inventar



Beiträge: 5309

Analog und digital (+ Relais) sind doch eh räumlich getrennt, da ergibt sich das doch schon von selbst

BID = 1134894

Maik38Gur

Gesprächig



Beiträge: 119
Wohnort: Offenbach

Vielen Dank für Eure Antworten.

Wenn möglich versuche ich Platinen immer 2-lagig auszuführen. Nur in seltenen Fällen (Platzbedarf) habe ich auch 4-lagig gemacht. Für die hier angefragte Audio-Anwendung kommt ganz "normales" NF-Audio in Betracht (also 20kHz, nichts im HF-Bereich). Die digitalen Schaltkreise in dieser Anwendung sind ein ATmega328, 2x 74HC132 und 2x DAC MCP4811. Der ATmega steuert die beiden DAC mit 4VDC, welche dann wiederum 2x VCA-ICs THAT2180 steuern. Versorgungsspannungen sind 5 und 12 VDC.

Dieses erwähnte Video kannte ich bereits, das ist natürlich sehr spezifisch und auch interessant. Danke für den Tip. Von dem Youtuber gibt es zum selben Thema auch noch weitere Videos.


Zitat :
"Analog und digital (+ Relais) sind doch eh räumlich getrennt, da ergibt sich das doch schon von selbst"

Ich verstehe nicht, was Du damit meinst. Auf der Platine sind sie nicht räumlich getrennt, zumindest befinden sie sich auf derselben Platine. Allenfalls sind sie natürlich jeweils ein eigenständiges Bauteil, so wie auch jeder Widerstand oder Kondensator...

Maik

BID = 1134896

Murray

Inventar



Beiträge: 5309

Also ich würde so getaktetes Geraffel wie den Atmega weit weg von irgendwelchen Audiozweigen legen.

Sind das alle ICs? Was soll das denn werden?

BID = 1134897

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5465

Zweilagig könnte hier je nach Fall schon recht knapp werden. Kosten für Dich vier Lagen so viel mehr?


Zitat : Maik38Gur hat am  7 Apr 2026 16:24 geschrieben :
Ich verstehe nicht, was Du damit meinst. Auf der Platine sind sie nicht räumlich getrennt, zumindest befinden sie sich auf derselben Platine.
Es geht darum, dass man Analog, Digital/uC und Relais gruppiert und räumlich trennt. (Wie bei Sim City - Wohn-, Gewerbe- und Industriegebiete räumlich trennen.)

Bei vier Lagen kann man auch gerne die eine Seite für analog und die andere für digital verwenden, natürlich nicht direkt aufeinander. Würde ich aber nur nehmen wollen, wenn die beiden Innenlagen für Masse genutzt werden kann.

Wird das ein Hobbyprojekt, das nicht dauernd läuft?
Man muss ja auch nicht mit Kanonen auf Spatzen schießen.

BID = 1134901

Maik38Gur

Gesprächig



Beiträge: 119
Wohnort: Offenbach

Es ist ein Hobbyprojekt, welches 5 Tage pro Woche 8 Stunden im Tonstudio im Einsatz sein soll. Ganz Anfänger bin ich nicht, aber Hobby stimmt. Einige andere Geräte habe ich schon gebaut, und die laufen z.T. seit mehreren Jahren ohne Probleme. Es soll nun ein spezieller Controller werden mit teilweise Mischpulteigenschaften, zB Talkback, Dim, Mute usw. Es gibt diverse Geräte zu kaufen, aber keines davon ist genau passend für die von mir geplante Anwendung. Entweder es kann zuviel, oder es fehlen Funktionen, und dann kosten die auch gern 2000 EUR. Mit Spatzen auf Kanonen geschossen ist mein Vorhaben denke ich nicht. Klar, man kann das alles ganz einfach bauen und beinahe sogar passiv, aber diverse Probleme bekommt man dann nicht eliminiert. Sitze mal 8 Stunden / 5 Tage im Studio und bist immerzu nur über Talkback in Kontakt mit den Leuten hinter der Akustikscheibe. Da möchte man nicht immerzu ein Knacksen hören, wenn man im Audioweg etwas schaltet usw.

Danke für die Erklärung bzgl. Gruppierung der Bauteile. Jetzt verstehe ich, was gemeint war. Stimmt, diese Bauteile sind
Zitat :
eh räumlich getrennt, da ergibt sich das doch schon von selbst


Danke
Maik

BID = 1134910

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5465


Zitat : Maik38Gur hat am  7 Apr 2026 21:54 geschrieben :
Mit Spatzen auf Kanonen geschossen ist mein Vorhaben denke ich nicht.
Damit hatte ich den Drang gemeint es mit 6++ Lagen perfekt machen zu wollen. Nicht Dein Projekt.

BID = 1134914

Maik38Gur

Gesprächig



Beiträge: 119
Wohnort: Offenbach

Je mehr ich mich mit all diesen Dingen beschäftige, um so mehr entstehen Hindernisse, könnte man so sagen. Das klingt alles sehr verlockend mit mehrlagigen Leiterplatten, aber u.U. holt man sich dadurch völlig neue Probleme rein. Zugegeben, bei den Dingen, die ich baue (meist Steuerschaltungen oder Audioschaltungen im NF-Bereich), spielen Kapazitäten und Induktivitäten auf der Platine nicht diese große Rolle, wie zB bei HF-Schaltungen, aber auch hier habe ich schon diverse Fehler gemacht. Und sogar auf industriell hergestellten Geräten sehe ich hin und wieder nachträgliche Korrekturen, da wohl die Platine nicht so gut erstellt wurde. Habe zB ein Mischpult, bei dem alle Bauteile auf einer entsprechend großen Platine untergebracht sind. Interessanterweise wurde dann nachträglich per Hand ein fettes Kabel aufgelötet, was GND auf 2 entfernten Punkten auf der Platine miteinander verbindet, obwohl (!) auf der Platine diese GND-Verbindung schon besteht. Nur sind eben die GND-Leiterzüge teilweise sehr dünn durchgeführt, was wohl zu Widerstandsproblemen geführt hat. Ausserdem nur 0,35 µM dick. Die Frage folgt, ob sich der Hersteller mit diesem aufgelöteten GND-Kabel nachträglich eine kleine Schleife reingeholt hat, die ggf. zum brummen neigt? Man hört nichts im Lautsprecher, aber gemessen habe ich es nicht. Der Mixer ist auch eher ein preiswertes Gerät. Aber immerhin, es passieren auch den Profis hin und wieder Fehler

Ich selbst kann mit meinem Layout-Programm max. 4-lagige Platinen erstellen. Mein Gedanke, mein aktuelles Vorhaben mit diesen VCA-ICs zu bauen, ist aus der Folge entstanden, dass ich es mit Relaisschaltungen nicht zuverlässig hinbekommen habe, Knackser beim umschalten zu eliminieren. Für deren Entstehen gibt es viele Gründe, und am sichersten erscheint es mir, diese Knackser zu vermeiden, indem ich eine kleine "Rampe" (Fade-In bzw. Fade-Out) verwende mit ca. 50 mSek. Der Nachteil ist der deutlich höhere Bauteilaufwand und die Kosten. Allein so ein THAT-VCA kostet zwischen 10 bis 18 EUR pro Stück...

Danke Euch für Eure Hinweise

Maik

BID = 1134915

rasender roland

Schreibmaschine



Beiträge: 1820
Wohnort: Liessow b SN


Zitat :
Maik38Gur hat am  9 Apr 2026 12:33 geschrieben :

Mein Gedanke, mein aktuelles Vorhaben mit diesen VCA-ICs zu bauen, ist aus der Folge entstanden, dass ich es mit Relaisschaltungen nicht zuverlässig hinbekommen habe, Knackser beim umschalten zu eliminieren.

Dann liegt es wohl an der Beschaltung der Signalleitungen.


_________________
mfg
Rasender Roland

BID = 1134916

Murray

Inventar



Beiträge: 5309

Sind ja meist irgendwelche Gleichspannungsanteile welche das Knacksen hervorrufen. Darum tastet man die Signale beim harten Umschalten stumm (Muting)

BID = 1134917

Maik38Gur

Gesprächig



Beiträge: 119
Wohnort: Offenbach

Dann würde mich tatsächlich interessieren, welche Möglichkeit der Relaisumschaltung es noch gibt, die ich noch nicht ausprobiert habe... Und das "Mute"-setzen vorm umschalten ist entweder auch mit einem (Um-)Schaltvorgang verbunden, oder unter Zuhilfenahme aktiver Schaltungen (FET usw.). Und auch da ist der schnelle Umschaltzeitpunkt vorhanden. Der Hinweis, dass das Knacksen nur aus ggf. vorhandenen Gleichspannungsanteilen resultiert, ist nicht ausreichend für die Knackser-Entstehung. Schau ich mir eine Wellenform an, dann ist die Wahrscheinlichkeit, dass ich zufällig gerade in einem Nulldurchgang der Wellenform umschalte, doch recht gering. Eher wird es so sein, dass ich auf einem Wellenberg umschalte. In diesem Moment entsteht eine relativ große Pegeldifferenz, die auch ein Knacksen erzeugt. Da kann ich zuvor zwanzig RC-Glieder eingebaut haben, um DC rauszufiltern. Das Audiosignal mit eben diesem Wellenberg bleibt dennoch bestehen - und führt zum knacksen. In der hörbaren Stärke abhängig von der Frequenz, aber durchaus immer hörbar.

Maik

BID = 1134918

Jornbyte

Moderator



Beiträge: 7421

Hast du schon mal Analogschalter eingesetzt, z.B CD4066, es gibt auch andere Typen.

_________________
mfg Jornbyte

Es handelt sich bei dem Tipp nicht um eine Rechtsverbindliche Auskunft und
wer Tippfehler findet, kann sie behalten.


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