PDF-Ausgabe herunterladen (28.5 MB) - elektronikJOURNAL

Peripherie
Schaltungsbedingte Spektrallinien des NMS1212.
NMS1212­Störungen mit 9 kHz RBW. NMS1212­Störungen mit 120 kHz RBW.
arbeitung oder asynchroner Logik können allerdings breitbandige
Spektren auftreten. Es ist auch möglich, dass sich einzelne Linienspektren
mit den Lastbedingungen ändern – allerdings innerhalb
eines vordefinierten Bereichs. Eine breitere RBW kann diesen Bereich
umfassen.
In Bezug auf das NMS-Beispiel ergeben sich bei einem Rechtecksignal-Gegentaktwandler
zwei Antworten: eine bei der Schaltfrequenz,
die 35 kHz beträgt und die andere bei der doppelten
Schaltfrequenz – die Vollwellengleichrichtung. Es treten auch
Oberwellen im gesamten Emissionsspektrum auf. Im Frequenzbereich
zwischen 150 kHz und 30 MHz gibt es deshalb 853 einzelne
Linienspektren, wenn diese bei 9 kHz RBW aufgelöst sind. Die Toleranzabweichung
der Bauteile, Eingangsspannung und Last können
die Betriebsfrequenz um bis zu 20 % verändern, das heißt
mehr als 200 zusätzliche Linien hinzufügen oder beseitigen.
Insgesamt scheint der Bereich relativ konstant zu bleiben, sodass
eine Erweiterung der RBW auf 120 kHz die Bereichsfunktion ergibt
und nicht die einzelnen Linienspektren. „Die Information ist
nun einfacher zu verwenden und zu verstehen, und mögliche Abweichungen
sollten durch diesen Bereich abgedeckt sein“, unterstreicht
Paul Lee.
Die Erweiterung der RBW sollte nur dann erfolgen, wenn Breitbandrauschen
oder eine große Anzahl eng aufeinander bezogener
einzelner Spektren vorliegen. Bei den meisten Schaltkreisen ist das
nicht erforderlich. Kommt ein Spektrumanalyzer zum Einsatz, erhöht
sich das effektive Grundrauschen, sobald die RBW erweitert
wird. Das überlagert das Rauschen im unteren Bereich. „Wir empfehlen,
zuerst immer die schmalste RBW zu verwenden und dann
bei Bedarf zu erweitern“, so der Experte von Murata PS.
Spektren-Erkennung
Es gibt drei gängige Methoden zur Messung der Amplitude leitungsgebundener
Spektren:
■ Spitzenwerterkennung
■ Durchschnittserkennung
■Die Quasi-Spitzenwerterkennung
Spitzenwerterkennung ist eine Momentanmessung der Signal-
Spitzenamplitude. Diese eignet sich am besten für kontinuierliche
Signalspektren und schnelle Momentaufnahmen von Störungen.
Einfluss der Eingangsspannung
auf die Schaltfrequenz
beim NMS1212C.
Die Durchschnittserkennung misst hingegen die durchschnittliche
Amplitude über eine bestimmte Zeitperiode innerhalb der Messbandbreite.
Die Quasi-Spitzenwert-Erkennung simuliert eine subjektive
Antwort auf eine pulsartige Störung. Der Quasi-Spitzenwert gewichtet
die Anstiegs- und Abfallzeiten der Signalpulsierung mit
bestimmten Zeitkonstanten. Die Antwort auf ein Dauersignal wäre
bei allen drei Nachweismethoden identisch. Eine unregelmäßig gepulste
Störung fällt mit der Quasi-Spitzenwert-Methode niedriger
aus und mit der Spitzenwert-Methode am höchsten.
Störungen filtern
Übertreffen die Störungen bestimmte Grenzen, lassen sich der
Schaltkreis oder das PCB-Layout abändern, um das Rauschen zu
reduzieren. „Auch zusätzliche Filter lassen sich am Eingang der
Stromversorgung zum DC-Schaltkreis hinzufügen“, so Paul Lee.
Filter können die kostengünstigste Option für das Bestehen von
Vorkonformitätstests für Schaltkreise sein. Falls ein Re-Design hohe
Investitionen in Zeit und Geld erfordert, können ein Kondensator
und eine Induktivität in der Eingangsleitung die Störungen um
20 dB bei der Problemfrequenz zu minimalen Kosten beseitigen.
Alternativ sollte der Entwickler im Vorfeld wissen, dass die Versorgung
über eine bestimmte Rauschunterdrückung verfügen soll,
beispielsweise 20 dB für Störungen unter 1 MHz.
Die Standard-EMV-Grenzwerte lassen sich als Richtlinie für die
Störemissionen verwenden, um festzustellen, welche Unterdrückung
die Versorgung erfordert. „Das ist nicht so einfach, wie es
klingt“, erklärt Paul Lee. Er fährt fort: „Die Ausgangskondensatoren
einer Stromversorgung und die Eingangskondensatoren des
CUT können zu einer wesentlich höheren Unterdrückung führen,
als das bei einfachen 50-Ω-Rauschquellen der Fall ist.“ Hier ist zu
beachten, dass PSU und CUT eher nicht 50 Ω Impedanz oder sogar
angepasste Impedanzen haben. Diese Tests sind nur für eine
Vorkonformität gedacht. Weitere Tests mit der PSU und dem
Schaltkreis im Zielsystem müssen durchgeführt werden – bevor
das Endprodukt zertifiziert werden kann. (eck) n
Der Beitrag basiert auf Textmaterial von Paul Lee, Director of Engineering
bei Murata Power Solutions.
22 elektronikJOURNAL 01/2012
www.elektronikjournal.com
Bilder: Murata Power Solutions