Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) - Albino Troll

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) 

Schule: HTBLuVA 

Abteilung / Zweig: Elektronik / Technische Informatik 

Lehrperson: Dipl.-Ing. Markus Tillich 

Jahrgang: 2005 / 06 

Klasse: 4AHELI

1 Anmerkung 

Rechenbeispiele sind mit einem Strich auf der Seite gekennzeichnet. 

2 Inhaltsverzeichnis 

1 Anmerkung......................................................................................................................... 2 

2 Inhaltsverzeichnis............................................................................................................... 2 

3 Störmodell .......................................................................................................................... 4 

4 Frequenzbereiche ............................................................................................................... 5 

5 Gleichtakt und Gegentaktstörungen................................................................................... 6 

6 Kopplungsarten .................................................................................................................. 7 

6.1 Galvanische Kopplung ............................................................................................... 7 

6.2 Kapazitive Kopplung (E-Feld-Kopplung).................................................................. 8 

6.2.1 für niedrige Frequenzen ( R L > (jω(C 12 +C 2M )) -1 ): ........................................... 8 

6.3 Induktive Kopplung (H-Feld-Kopplung) ................................................................... 9 

6.3.1 Magnetfeld eines Leiters .................................................................................. 10 

6.3.2 Magnetfeld einer Leiterschleife ....................................................................... 10 

6.4 Strahlungskopplung (EM-Feld-Kopplung) .............................................................. 11 

6.4.1 lineare kurze Antenne l < λ/10 ........................................................................ 11 

6.4.2 Rahmenantenne d*π < λ10............................................................................. 12 

6.4.3 Schlitzantenne (Aperturstrahler) ...................................................................... 12 

6.4.4 Doppelleitung................................................................................................... 13 

7 Störmechanismen ............................................................................................................. 13 

7.1 Geschaltete Induktivität............................................................................................ 13 

7.2 Funken...................................................................................................................... 13 

7.3 Netzrückwirkungen .................................................................................................. 14 

7.4 Elektrochemische Störungen.................................................................................... 14 

8 Elektrostatische Entladung............................................................................................... 15 

8.1 Speicherung der Ladung........................................................................................... 16 

9 Signalspektren .................................................................................................................. 16 

9.1 Periodische Signale .................................................................................................. 16 

9.1.1 Sinusspannung mit f 0 ........................................................................................ 16 

9.1.2 Rechteckspannung (symmetrisch).................................................................... 17 

9.1.3 Rechteckspannung (unsymmetrisch)................................................................ 17 

9.1.4 Dreieckspannung.............................................................................................. 17 

9.1.5 Trapezförmige Spannung ................................................................................. 18 

9.2 Einmalige (transiente) Signale ................................................................................. 18 

9.2.1 einmaliges Rechteck......................................................................................... 18 

9.2.2 Trapezförmiges einmaliges Signal................................................................... 18 

9.2.3 Abschätzung des Frequenzgehaltes von einem ESD-Impuls........................... 19 

9.3 Ringing..................................................................................................................... 19 

10 EMV-relevante Eigenschaften elektronischer Bauelemente........................................ 19 

10.1 Leiter ........................................................................................................................ 19 

10.2 Runddrähte ............................................................................................................... 20 

10.3 Interne Selbstinduktivität ......................................................................................... 20 

10.4 Externe Kapazität und Induktivität der Leiterplatte................................................. 21 

HTL / EMV 4AHELI Seite 2 / 37

10.5 ESB für Leitungen (l < λ/10).................................................................................... 21 

10.6 HF – Verhalten von Bauteilen.................................................................................. 22 

10.6.1 ESB-Widerstand............................................................................................... 22 

10.6.2 ESB – Kondensatoren ...................................................................................... 22 

10.6.3 Parallelschalten von verschiedenen Kondensatoren ........................................ 23 

10.6.4 ESB - Induktivitäten......................................................................................... 23 

10.6.5 Ausführungsformen von EMV-Spulen ............................................................ 24 

11 Überspannungsableiter................................................................................................. 26 

11.1 Prinzipschaltbild....................................................................................................... 26 

11.2 Relevante Parameter:................................................................................................ 26 

11.3 Man unterscheidet zwischen .................................................................................... 27 

11.4 Gestaffelter Überspannungsschutz (dreistufig)........................................................ 28 

12 Designregeln für Printplattenentwurf........................................................................... 29 

12.1 Boardinterne Störquellen.......................................................................................... 29 

12.2 Entstehung von Störsignalen.................................................................................... 29 

12.3 Pfade beim Schalten von Gattern............................................................................. 30 

13 Auswahl von Bauelementen......................................................................................... 31 

13.1 µP-Gehäuseformen................................................................................................... 31 

13.2 Tiefpassfilterung am Print........................................................................................ 31 

13.3 Wahl von Taktfrequenzen ........................................................................................ 32 

14 Anordnung der Bauelemente auf dem Print................................................................. 32 

14.1 Minimierung der Störaussendungen von den Leiterbahnen..................................... 33 

14.2 Minimierung von Störungen durch Gleichtaktstörungen auf Verbindungsleitungen 

34 

14.3 Störstrahlung an Kabeln (Kabelschirmen) ............................................................... 37 


EMV…Elektromagnetische Verträglichkeit 

EMC…electromagnetic compatibility 

Definition: 

Die EMV ist die Fähigkeit eines elektrischen Gerätes in einer elektromagnetischen 

Umgebung zufrieden stellend zu funktionieren, ohne andere Geräte dabei zu 

beeinflussen. 

Anlass: 

Seit 1. 1. 1996 schreibt die EU verpflichtend vor, dass alle in der EU in den Verkehr 

gebrachten elektrischen Geräte der EMV-Richtlinie für die CE-Kennzeichnung 

entsprechen. 

Vorraussetzungen für die CE-Kennzeichnung: 

• das Gerät soll störarm und störfest sein 

• Anforderungen sollten messtechnisch geprüft sein 

• zertifizierte oder akkreditierte Prüfstelle erzeugt Prüfbericht (TÜV, Seibersdorf) 

Konformitätsbescheinigung (vom Erzeuger) 

3 Störmodell 

Für die Konformitätsmessung sind grundsätzlich 4 Arten von Messaufgaben zu 

unterscheiden: 

Störemissionsmessung: 

• Störstrahlung (Radiated Emission) 

• Leitungsgeführte Störungen 

Störfestigkeitsmessung: 

• Einstrahlfestigkeit (Radiated Susceptibility) 

• Immunität gegenüber leitungsgebundenen Störungen (Conducted Susceptibility) 


4 Frequenzbereiche 

Grundsätzlich von 0Hz bis einige 100GHz - praktisch immer nur Teilbereiche relevant. 

• Netzrückwirkungen (Netzoberschwingungen) 

100Hz – einige kHz 

• Funkenentstörung (Bohrmaschine, Mixer) 

100kHz – 1GHz 

• Messung leitungsgeführter kontinuierlicher Störsignale (AM-Sender, CB-Funk) 

150kHz – 30MHz 

• Messung von Funkstörfeldstärken (VHF, UHF, GSM, UMTS) 

30MHz – 3GHz 

• Messung der äquivalenten Störstrahlungsleistung (µ-Wellenherd [2,45GHz, ISM- 

Band], Roadpricing[5GHz], Verkehrsradar[9/35GHz]) 

1GHz – 20GHz 

In der Produktentwicklung sollte die EMV von Anfang an eingebunden werden. 

• Schon die Wahl ungeeigneter Bauteile (Komponenten) legt den Grundstein für spätere 

EMV Probleme. 

• Auf PCB Ebene (Printed Circuit Board) kann ein ungeeignetes Layout zu massiven 

Abstrahlproblemen führen. 

• Sogar die Software spielt eine nicht unwichtige Rolle. Eine EMV gerechte Codierung 

verhindert Fehleranfälligkeit. 

• Beim Zusammenschalten von Geräten kann obwohl beide Komponenten für sich CE 

konform sind ein Problem auftreten. 

Störquelle Kopplungspfad Störsenke 

galvanische 

Kopplung 

kapazitive (E- 

Feld) Kopplung 

Induktive (H- 

Feld) Kopplung 

elektromagnetische 

Kopplung „FUNK“ 

Signalübertragung 

Signale können symmetrisch oder unsymmetrisch übertragen werden. 


…symmetrische Übertragung 

…unsymmetrische Übertragung 

5 Gleichtakt und Gegentaktstörungen 

symmetrische Signalübertragung: 

unsymmetrische Signalübertragung: 

Ist der ZM sehr klein, ist die Störquelle kurzgeschlossen (Masseflächen verwenden). 

Symmetrische Störungen = Gegentaktstörungen = differential mode 

Unsymmetrische Störungen = Gleichtaktstörungen = common mode 


Symmetrische Störungen kann man nur filtern. 

Bei einer symmetrischen Signalübertragung treten keine asymmetrischen Störungen auf. 

6 Kopplungsarten 

6.1 Galvanische Kopplung 

Beim Entflechten sollte man möglichst dicke Masseleitungen haben (Z K sehr klein). 

z.B.: Erdschleife 

z.B.: gemeinsame Spannungsversorgung 


6.2 Kapazitive Kopplung (E-Feld-Kopplung) 

Entsteht durch Streukapazitäten der Leitungen untereinander. 

 

C-MOS: 

C 2M ≈ 5pF / Gatter 

C 12 ≈ 0,1 – 1pF/cm (Leitungslänge) 

R i 100-300Ω 

Beispiel: 

C 12 = 5pF 

C 2M = 5pF 

R i = 100Ω 

f g = 160MHz 

I C = C*∆U/∆t = 5pF*5V/10ns 

U st = I C * R i = 25pVs/10ns * 100Ω = 0,25V 

Bei Advanced CMOS (Anstiegszeiten von ns) kann das problematisch werden. 

6.2.1 für niedrige Frequenzen ( R L > (jω(C 12 +C 2M )) -1 ): 


Man sollte nicht zwei schnelle Signalleitungen nebeneinander laufen lassen, wenn nötig kann 

man mit einer Masseleitung in der Mitte abschirmen. 

6.3 Induktive Kopplung (H-Feld-Kopplung) 

Tritt zwischen stromdurchflossenen elektrischen Kreisen auf. 

Jeder Strom erzeugt ein Magnetfeld, das in benachbarte Leiterschleifen Störspannungen 

induziert. 

ESB: 

U st = jω*M*I 1 

(steigt proportional mit der Frequenz) 


6.3.1 Magnetfeld eines Leiters 

6.3.2 Magnetfeld einer Leiterschleife 

Bsp.: ESD-Impuls auf benachbarter Leitung 


6.4 Strahlungskopplung (EM-Feld-Kopplung) 

Liegt vor, wenn sich Störquelle und Störsender in elektrisch großem Abstand befinden. 

Die Leitungsteile müssen dann als Sende- bzw. Empfangsantenne aufgefasst werden. 

λ = f * c 0 

λ…Wellenlänge 

c 0 …Lichtgeschwindigkeit 

Bei l ≈ λ/4 hat man eine perfekte Antenne. 

6.4.1 lineare kurze Antenne l < λ/10 

Z 0 …Wellenwiderstand von Luft (120πΩ = 377Ω) 


6.4.2 Rahmenantenne d*π < λ10 

Um die Störung klein zu halten, sollten Signalschleifen am Print klein gehalten werden. 

6.4.3 Schlitzantenne (Aperturstrahler) 

maximale Abstrahlung, wenn a oder b = λ/2 

Vergleich λ/2 Dipolantenne: 

E-Feld steht quer zur Schlitzrichtung. 


6.4.4 Doppelleitung 

I DM …Differenzstrom, Gegentaktstrom 

I CM …common mode Strom, Gleichtaktstrom 

E DM kann reduziert werden, indem man die Kabel verdrillt. 

7 Störmechanismen 

7.1 Geschaltete Induktivität 

Durch plötzliche Änderung der Stormstärke in einem Stromkreis mit Induktivität können 

hohe transiente Spannungsspitzen entstehen. 

7.2 Funken 

Funkenentladungen erzeugen Transienten, die sich als Freiraum- und leitungsgeführte 

Stoßwelle ausbreiten können. 

Es sind sehr hohe Frequenzanteile enthalten. 

breitbandiger Störer 

(z.B.: Autozündanlage, Gasentladungslampe) 


7.3 Netzrückwirkungen 

= Spannungsschwankungen und Oberwellen 

Wenn Oberwellen entstehen, ist das Blindleistung (Stromschwankungen ohne 

Spannungsänderung). 

z.B.: industrielle Verbraucher, Schaltnetzteile von PCs 

7.4 Elektrochemische Störungen 

Bildung galvanischer Elemente Kontaktspannung Korrosion 

Ein galvanisches Element besteht aus 

• Anode (unedleres Metall) 

• Elektrolyt (Luftfeuchtigkeit) 

• Kathode (edleres Metall) 

• el. leitende Verbindung 

Anode (höchste Korrosion) 

Mg 

Zn 

Al 

Fe 

Pb 

Sn 

Ni 

Messing 

Cu 

Bronze 

Ag 

Au 

Pt 

Kathode (geringste Korrosion) 

Elektrochemische Spannungsreihe 


Elektrolytische Zersetzung wenn zusätzlich Strom fließt. 

8 Elektrostatische Entladung 

Statische Elektrizität entsteht durch Berührung und anschließende Trennung von Materialien. 

Elektrostatische Entladung erfolgt in 3 Stufen: 

1. Entstehung der Ladung auf dem Isolator 

2. Ladung wird durch Influenz oder Kontakt zu einem Leiter transferiert. 

3. Der geladene Leiter kommt in die Nähe eines metallischen Objektes Entladung 

Triboelektrische Reihe: 

Positiv (gibt Elektrizität ab) 

Luft 

Haut 

Glas 

Haare 

Nylon 

Wolle 

Papier 

Holz 

Negativ (nimmt Elektrizität auf) 

Hartgummi 

Polyester 

PVC 

Silikon 

Teflon 

Aufladen durch Influenz 


8.1 Speicherung der Ladung 

Die in einem Körper gespeicherte Ladung ist in der Kapazität des Objektes gespeichert. 

t r (t rise ) ≤ 1ns! 

Das Problem sind nicht die 30A, sondern die Schnelligkeit des Impulses (Anstieg). 

9 Signalspektren 

9.1 Periodische Signale 

Periodische Signale besitzen ein diskretes Spektrum (Fourierreihe). 

Darstellung im Frequenzbereich mit Spektrumanalysator. 

9.1.1 Sinusspannung mit f 0 


9.1.2 Rechteckspannung (symmetrisch) 

9.1.3 Rechteckspannung (unsymmetrisch) 

9.1.4 Dreieckspannung 


9.1.5 Trapezförmige Spannung 

9.2 Einmalige (transiente) Signale 

(aperiodische Signale) 

besitzen ein kontinuierliches Spektrum. 

Darstellung: mit DSO (digitales Speicheroszilloskop) 

9.2.1 einmaliges Rechteck 

9.2.2 Trapezförmiges einmaliges Signal 


9.2.3 Abschätzung des Frequenzgehaltes von einem ESD-Impuls 

Nennenswerte Signalanteile bis ca. 1 GHz 

9.3 Ringing 

Ringing ist der Einschwingvorgang auf einer Signalleitung. 

10 EMV-relevante Eigenschaften elektronischer 

Bauelemente 

10.1 Leiter 

Elektrische Leitfähigkeit und Permeabilität von Metallen relativ zu Kupfer: 

(σ = 5,8 * 10 -7 S/m) 

cu 

Material σ r µ r 

Ag 1,05 1 

Cu 1,0 1 

Au 0,7 1 

Al 0,61 1 

Fe 0,17 1000 

Sn 0,15 1 

Stahl 0,1 1000 


10.2 Runddrähte 

Gleichstromwiderstand 

Längenbezogener Gleichstromwiderstand 

Bei steigender Frequenz sind die Eindringtiefe δ (Delta). 

Kupferdraht (20kHz): 

δ = 0,5mm 

r D > δ gilt: 

10.3 Interne Selbstinduktivität 

L = 0,5nH/cm 

i 


10.4 Externe Kapazität und Induktivität der Leiterplatte 

(Induktivitätsbelag) 

Als Standardwerte für die meisten Leitungen gelten: 

L e = 10nH/cm 

C e = 0,1pF/cm 

(Kapazitätsbelag) 

10.5 ESB für Leitungen (l < λ/10) 

Abschlusswiderstand R >> L 

RL > f g1 

Leitungen möglichst niederohmig betreiben. 


10.6 HF – Verhalten von Bauteilen 

10.6.1 ESB-Widerstand 

L s…Lserie 

C p…Cparallel 

10.6.2 ESB – Kondensatoren 

R ESZ …Serienwiderstand von ELKOS 

OSCON…sind Kos mit wenig R ESZ 


10.6.3 Parallelschalten von verschiedenen Kondensatoren 

Möglichst Kondensatoren mit geringer Güte verwenden (z.B.: Tantal oder keramische - - -). 

und C einen Prallelschwingkreis (hochohmig). 

Bei fpar bilden L 1 2 

Für SMD gibt es MLCC (Multilayer Ceramic Capacitor). 

Ideal: C 1 ≈ 100 C , kleine Kondensatoren am Print verteilen. 

2 

10.6.4 ESB - Induktivitäten 


10.6.5 Ausführungsformen von EMV-Spulen 

Stabkerndrossel 

Vorteil: hohe Ströme 

Nachteil: Streufeld 

Ringkern 

Vorteil: geringes Streufeld, hohes L mit wenigen Windungen 

Nachteil: kleinere Strombelastbarkeit (Sättigung) 

Abhilfe: Gleichtaktdrossel (common mode Drossel) 

1. Für Gegentaktsignale 


2. Für Gleichtaktsignale 

Typische Einfügedämpfung für CM-Drossel (50 Ω-System) 

Ferrite 

Gängige Ausführungsform von Ferriten für Entstörzwecke sind Ferrit-Perlen und –Ringe. 

Dämpfungsperle 

Auch in SMD- Ausführung: 


Sechskern (UKW-Drossel) 

11 Überspannungsableiter 

Transiente Überspannungen können in Folge von Blitzeinschlägen, Abschaltüberspannung, 

elektrostatischen Entladungen usw. entstehen. Überspannungsableiter stellen stark 

nichtlineare Widerstände dar. Im Bereich der Betriebsspannung ist der Widerstand sehr groß, 

bei Überspannung jedoch niedrig. 

11.1 Prinzipschaltbild 

11.2 Relevante Parameter: 

• Ansprechspannung 

• Stoßstrombelastbarkeit 

• Isolationswiderstand bei Betriebsspannung 

• Kapazität 

• Restwiderstand 

• Ansprechzeit 


11.3 Man unterscheidet zwischen 

• Varistoren 

L Zuleitung und C p bilden einen Tiefpass. 

• Siliziumlawinendioden (TRANSZORB) 

…transient zener absorber 

• CROWBARDIODE („TRIAC“) 

I H …Haltestrom 

Wird die Spannung zu groß 

niederohmig 

Wird der Haltestrom zu klein 

schaltet aus 

Achtung: In Kreisen mit Gleichstrom muss dieser unter I H liegen, sonst schaltet sich 

die Crowbardiode nicht mehr aus. 

• Funkenstrecke 

Es wird die Isolationsfestigkeit von Luft ausgenutzt (ca. 10kV/cm) 


Der Nachteil ist, dass der Lichtbogen die Kontakte verdampfen lässt nur einmal 

einsetzbar. 

• Glimmlampe 

z.B.: Schutz einer Telefonleitung 

11.4 Gestaffelter Überspannungsschutz (dreistufig) 


12 Designregeln für Printplattenentwurf 

Probleme beim Design von Digitalschaltungen: 

• Funktionelle Probleme 

z.B.: Bewahrung einer Signalform entlang einer Leitung 

• EMV-Probleme 

z.B.: Unterdrückung von leitungsgebundenen oder gestrahlten Störungen 

Die beiden Punkte stehen manchmal im Widerspruch. 

12.1 Boardinterne Störquellen 

• Nebensprechen 

• Versorgungsspannungsschwankungen 

• Massepotentialschwankungen 

• Leitungsreflexionen 

12.2 Entstehung von Störsignalen 

Gatter 4 kann Störimpuls nicht von Nutzsignal unterscheiden. 

Leitungsreflexionen: 


Ce…Eingangsinduktivität des Gatters 

Geschwindigkeit am Print: 2 / bis ½ Lichtgeschwindigkeit 

3 

Um dem „Ringing“ entgegenzuwirken, baut man einen Widerstand ein, dieser dämpft den 

Schwingkreis (R + R i gleich ZW). 

Legt man 5V am Ausgang des 1. Gatters an, so fallen 2,5V nach dem eingebauten R ab (1 : 1 

Spannungsteiler). Durch gleichphasige Reflexion entsteht am Eingang des 2. Gatters wieder 

ein 5V Sprung. 

12.3 Pfade beim Schalten von Gattern 

Schaltet das Gatter, rinnt ein Störstrom Spannungsabfälle an parasitären Induktivitäten 

(Leitungskapazitäten) Spannungsversorgung schwankt. 

Abhilfe: Entkoppelkondensatoren (C1, C2) 

Verringerung der induktiven Spannungsabfälle durch lokale Spannungsversorgung. 

ESB einer Printbahn 

ca. 0,5mm Breite (35µm dick) 


z.B.: Impedanz einer 10cm langen Printbahn bei 100MHz 

Ohmscher Widerstand vernachlässigbar. 

13 Auswahl von Bauelementen 

Funktionelle Kriterien und EMV Aspekte können manchmal im Widerspruch stehen. 

z.B.: kurze Anstiegszeiten hohe Frequenzanteile verstärkte Abstrahlung 

Hersteller spezifiziert maximale Anstiegszeiten, wobei für EMV die minimalen 

Anstiegszeiten interessant sind. Von Hersteller zu Hersteller verschieden. 

Achtung bei Ersatztypen! 

Am besten: Man verwendet die langsamste Logik, welche die funktionalen Anforderungen an 

die Schaltung gerade noch erfüllt. 

13.1 µP-Gehäuseformen 

…DIL 

Noch besser wäre SMD, weil kürzere Anschlussleitungen (GND und VCC über mehrere 

Anschlüsse verteilt). 

Möglichst als Single Chip Lösung! 

13.2 Tiefpassfilterung am Print 

Steile Flanken lassen sich durch Filterung abrunden. Dämpfung der Oberwellen 

Nebensprechen und Emission wird verringert. 

Sinnvoll ist es, das Filter direkt zum Ausgang des Gatters zu setzen. 

R ~ 33 – 100Ω 

C ~ 33 – 100pF 


13.3 Wahl von Taktfrequenzen 

Bei Verwendung mehrerer Quarzoszillatoren sollten sich die Frequenzen um mindestens 

120kHz unterscheiden (=Messbandbreite des EMV-Empfängers). 

Der EMV-Empfänger hat im Gegenteil zum Spektrumanalysator noch einen Filter am 

Eingang, der alle anderen Frequenzen ausschaltet. Liegen die Störungen in unterschiedlichen 

Filtern, sind sie kleiner (keine gleichphasige Überlagerung möglich). 

Die Filterbänke werden übrigens mechanisch umgeschalten, in den Filterbänken elektronisch. 

14 Anordnung der Bauelemente auf dem Print 

Zielvorgaben: 

• Minimierung der Störaussendungen von den Leiterbahnen 

• Minimierung der Störaussendungen von den Anschlusskabeln 


14.1 Minimierung der Störaussendungen von den Leiterbahnen 

Die Effizienz der Abstrahlung ist bestimmt durch 

• Länge der Leitungen 

• Schleifenfläche zwischen Signal und Rückleiter 

• Spektrale Anteile der Oberwellen (steile Flanken) 

Taktsignale haben die größte Frequenz Leitungen möglichst kurz halten (ebenso 

Memory Leitungen zu RAM und ROM) 

Nicht nur die Abstrahlungs-, auch die Immunitätseigenschaften werden verschlechtert. 

Trick: Man kann parallel zur Rückleitung eine Stichleitung legen (Masse parallel dazu 

führen). 

Bei einem doppelseitigen Print kann man die Versorgungsleitung über der Masseleitung 

verlaufen lassen. 

zur Länge der Leitungen: 

Die Leitung wirkt als Antenne! 

Die Leitung sollte möglichst wenig Widerstand haben. 

Anordnung der Memorys auf einem Print 

ungünstig 

gut 


Zweckmäßige Anordnung von schnellen und langsamen Bauteilen auf einem Print (schnelle 

Bauteile zusammenfassen). 

A/D Wandler, Displays, Treiber etc. sind nicht schnell. 

Durch diese Anordnung erhält man eine natürliche Filterung. 

14.2 Minimierung von Störungen durch Gleichtaktstörungen auf 

Verbindungsleitungen 

Voraussetzung ist ein „sauberes“ Massepotential. 

Zusätzlich kann man eine Common mode Filterung einsetzen (Ferritmanschetten, 

Gleichtaktdrosseln, Klappferrite) 

Das L stellt für die hochfrequenten Störungen eine hohe Impedanz dar. 


Der HF-Strom nimmt nicht immer die Gerade. 

Unter der Leitung ist eine Massefläche. 

Die Signalleitungen auf der Brücke kann man noch zusätzlich mit Spulen filtern. 

Die Signalleitungen müssen über die Brücke geführt werden – ansonsten erhält man eine 

Rahmenantenne. 

Masse am Print 

Die Induktivität der Leitungen ist die Ursache für HF-Spannungsabfälle. Die Masseleitung ist 

der gemeinsame Rückleiter für Signalspannungen uns sollte daher möglichst niederohmig 

ausgeführt werden. Ideal wäre eine Masseoberfläche bei einem zweiseitigem Print. 

ohne Massefläche 

mit Massefläche 

Die Massefläche entspricht einer Spiegelfläche. 

Ohne Massefläche ergeben sich große Streufelder. 

Die Massefläche sollte nicht unterbrochen sein (Schlitze wirken wie Antennen). 

Die Masse (Versorgung) kann auch als Gitter (engl. Grid) ausgeführt werden. 


In kritischen Bereichen kann das Gitter dichter gemacht werden. 

Der Masseraster kann mit dem Versorgungsgitter über Entkoppelkos verbunden werden. 

Ein Gitter ist nicht so gut wie eine Fläche, aber besser als nichts. 

Vorteil: Beim routen kann man die Signalleitungen so legen, dass kleine Flächen entstehen. 

Noch besser aber teurer sind Multilayerboards. 

z.B.: 4fach-ML 

2…VCC-Layer 

3…GND-Layer 

Die beiden Flächen ähneln einem Plattenkondensator C ges . 

C ges = ε * ε 0 r * A / d … einige nF 

Dieser Kondensator liegt über den ganzen Print verteilt. 

Außerdem wirken die Layer als Spiegelfläche. 

Neben einer Durchkontaktierung sollte eine zweite Durchkontaktierung als Rückweg gesetzt 

werden. 


14.3 Störstrahlung an Kabeln (Kabelschirmen) 

Man nennt diese Störungen „current driven common mode distortions“. 

Es gibt auch eine „voltage driven common mode“ Störung. 

Die voltage driven common mode distortion entsteht durch Streukapazitäten gegenüber der 

Umgebung. 

Um der verrauschten Masse entgegen zu wirken, sollte man wieder ein gutes Massekonzept 

verwenden (Massefläche!). 

Eine Common Mode Drossel (Gleichtaktdrossel) am Kabel kann ebenfalls helfen. 

Stromversorgung und Blockkondensatoren (Stützkondensatoren). 

Ein gut dimensioniertes Massesystem bietet folgende Vorteile: 

• reduzierte Induktivität der Rückleiter 

• verkleinerte Schleifenfläche weniger Abstrahlung durch Gegentaktströme 

• geringe taktfrequente Massepotentialschwankungen weniger Abstrahlung durch 

Gleichtaktströme auf angeschlossenen Kabeln. 

Die Länge der Stromversorgungsleitungen ist oft trotzdem groß. Abhilfe bieten 

Stützkondensatoren als lokale Spannungs- und Ladunsspeicher.

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) - Albino Troll

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