Galvanisk kobling

Grundkreds af to kredsløb ( U ₁ , U ₂ ) med koblingsimpedans Z

En galvanisk kobling (også kaldet impedanskobling ) er en kobling , hvor strømmen fra to kredsløb strømmer over en fælles impedans Z. Strømmene forårsager hver især et spændingsfald ved koblingsimpedansen, hvilket kan have en forstyrrende virkning og derfor er uønsket. Denne fælles impedans er ofte en fælles referenceleder, en fælles fremadleder eller, på kredsløb, den fælles jord for forskellige kredsløb. Det kan være en ohmsk såvel som en induktiv eller kapacitiv modstand. Denne modstand er stærkt afhængig af frekvens. Med ohmiske impedanser øges modstanden med stigende hyppighed på grund af hudeffekten . Koblingseffekten af induktanser stiger også med stigende frekvens, hvorimod den af ideelle kapacitanser falder.

Udtrykket impedanskobling er mere egnet end galvanisk kobling til koblinger via en kondensators impedans.

Anvendelseseksempler

eksempel 1

Uønsket galvanisk kobling mellem elektroniske komponenter på grund af den fælles jordledning

Komponenterne på et printkort er arrangeret som vist på det tilstødende billede. Senderen og modtageren er forbundet med hinanden via signallinjer. Desuden anvender alle komponenter den samme referenceleder. Induktansen for referencelederen er 260 nH. S1 skifter en strøm på 20 mA i 10 ns. Det resulterende spændingsfald på referencelederen beregnes omtrent som følger:

U_{\text{B}}=L\cdot {\frac {\mathrm {d} i}{\mathrm {d} t}}=0{,}52\,\mathrm {V}

{\ displaystyle U _ {\ text {B}} = L \ cdot {\ frac {\ mathrm {d} i} {\ mathrm {d} t}} = 0 {,} 52 \, \ mathrm {V}}

{\ displaystyle U _ {\ text {B}} = L \ cdot {\ frac {\ mathrm {d} i} {\ mathrm {d} t}} = 0 {,} 52 \, \ mathrm {V}}

Eksempel 2

Typiske linjer på printkort har generelt en induktans pr. Længdenhed på 1 µH / m. Skift af en belastningsstrøm fører til en strømforøgelse på 600 mA på 0,1 µs i ledningen til belastningen. Det induktive spændingsfald på den 10 cm lange linje på printkortet beregnes derefter omtrent som:

U_{\text{B}}=L\cdot {\frac {\mathrm {d} i}{\mathrm {d} t}}=0{,}6\,\mathrm {V}

{\ displaystyle U _ {\ text {B}} = L \ cdot {\ frac {\ mathrm {d} i} {\ mathrm {d} t}} = 0 {,} 6 \, \ mathrm {V}}

{\ displaystyle U _ {\ text {B}} = L \ cdot {\ frac {\ mathrm {d} i} {\ mathrm {d} t}} = 0 {,} 6 \, \ mathrm {V}}

afhjælpe

For at forhindre galvanisk kobling af kredsløb udføres en deraf følgende potentiel adskillelse. Der er forskellige strategier til dette. Den potentielle adskillelse kan opnås ved relæer , transformere eller optokoblere . Ydermere er galvanisk afkobling mulig ved at bruge separate linjer og forbinde to eller flere masker i kun ét punkt, stjernepunktet. Hvis et stjerneformet referenceledersystem ikke kan bruges, kan impedanskoblingen reduceres ved en lavimpedansudformning af de fælles ledere, dvs. de størst mulige tværsnit for at reducere den ohmiske modstand og korte kabellængder for at reducere linjeinduktansen . Til dette formål er referenceledere flade eller maskerede. Disse afkoblingsforanstaltninger tillader stadig induktive og kapacitive restkoblinger, hvilket igen kan forårsage interferens.

litteratur

Adolf J. Schwab: Elektromagnetisk kompatibilitet . 4. udgave. Springer, 1996, ISBN 3-540-60787-0 , s. 21-23 .