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Inhalt der Rubrik
MESSTECHNIK & EMV
M E S S T E C H N I K &
E M V
Bild-Sponsor: Agilent Technologies
242 Im Rampenlicht
Agilent Technologies
244 In der Innovation liegt die Zukunft
Siegfried Gross, Agilent Technologies
246 USB-2.0-Datenbus richtig messen
S. Herzog, P. Wiegard, LeCroy
250 Bauteile mit hohen Strömen testen
Dave Wyban, Keithley Instruments
253 Mehr ist nicht immer besser
R. Markley, M. Stocklas, Agilent
Technologies
257 Auf die Schnittstelle kommt es an
W. Loewl, M. Kolitsch, K. Ries-Müller, C.
Müller, Dr. U. Lauff, Etas, Bosch
261 Elektromagnetische Felder –
Normen und Grenzwerte
Stefan Kammerl, TÜV Süd Product Service
264 Zuverlässig und effizient geschützt
Michael Eisenmann, Dr. Hubert
267 Mobile Arbeitsmaschinen simultan
orten und ansteuern
L. Zwirello, T. Schipper, S. Dosch,
J. Fleischer, T. Zwick, KIT IHE
271 Schneller reif für den Markt
S. Attal, K. Walch, EMCO Elektronik
274 Informationen aus dem Datenstrom
D. Murray, J. Gibson, S. Moskov,
Agilent Technologies
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M E S S T E C H N I K & E M V
P R O M OT I O N
IM RAMPENLICHT
Agilent Technologies – der Name steht seit vielen Jahren für hochwertige Messtechnik.
Wir zeigen die Geräte einmal von einer etwas anderen Seite.
TEXT: Agilent Technologies FOTOS: Dominik Gierke
www.EuE24.net/PDF/EEK11138570
Der MXE von Agilent Technologies – ein Gerät der X-Analysatoren-Familie
Als Full-Compliant-EMI-Receiver bietet der MXE mit seiner modernen integrierten EMI-Receiver-
Applikation die Möglichkeit, alle EMV-Messungen gemäß der einschlägigen Normen auf einfache und
schnelle Weise bis hin zu einem fertig erstellten Messprotokoll zeit- und kostensparend durchzuführen.
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P R O M OT I O N
MESSTECHNIK & EMV
HF-Messtechnik von Agilent Technologies – ein Synonym für
High Performance und Innovation, weltweit.
Performance-verwöhnte Anwender beziehen seit Jahrzehnten ihre Hochfrequenzmesstechnik
kontinuierlich von Agilent Technologies, angefangen vom
Spektrumanalysator über extrem breitbandige Oszilloskope bis zum
Netzwerkanalysator für Höchstfrequenzbereichsanwendungen.
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GASTKOMMENTAR
IN DER INNOVATION LIEGT DIE ZUKUNFT
Messtechnik ist als Grundlage für technische Innovation unersetzlich.
www.EuE24.net/PDF/EEK11138560
Ohne Innovation kein Fortschritt. William
Hewlett, Mitgründer der Hewlett-Packard
Company, sagte einmal: „Mach das Verhalten
der Menschen messbar, und es wird
sich ändern.“ Anders ausgedrückt: Man kann
nicht verbessern, was man nicht misst. Im
Falle eines modernen Messtechnik-Unternehmens
ist der Beitrag zur Innovation klar:
Die richtigen Werkzeuge bereitzustellen, um
Phänomene sichtbar und messbar zu machen
und so Innovation zu ermöglichen. Um dieses
Ziel zu erreichen, müssen Messtechnik-
Unternehmen an der Spitze jener Trends bleiben,
die die zukünftigen Anforderungen an
die Messtechnik vorantreiben. Dazu zählen:
Mobile Informationstechnologie
Die globale Vision der zu jeder Zeit und
an jedem Ort zugänglichen Information ist
heute bereits Realität, ermöglicht durch
Smartphones und Tablet-PCs. Neben der Kommunikation und
dem Download von Daten werden solche Geräte heute vermehrt
zur Steuerung etwa von Unterhaltungselektronik, Klimaanlagen
und Heizungen oder Beleuchtungssysteme verwendet.
Damit nimmt das „Internet der Dinge“ – einst nur eine
Idee – in dem Maß Gestalt an, in dem physische Objekte mit
Sensoren und Kommunikationsfähigkeiten ausgestattet
werden.
Solche Trends erfordern technische Innovationen, die eine
steigende Entwurfskomplexität und neue Messmöglichkeiten
benötigen. Ein Beispiel für eine solche Innovation ist die
digRF-Technik, die den Basisband- und den RF-Chip in modernen
mobilen Architekturen verbindet. Für das Testen dieser
Schnittstelle benötigt man neue Testlösungen. Auch die
fortschreitende Miniaturisierung, mit der früher gut zugängliche
Messpunkte in SoCs verschwinden, erfordert neue Testmethoden,
die interne Testressourcen auf dem Chip mit Signalen,
Siegfried Gross
Vice President und
General Manager der
Electronic Test Division
Agilent Technologies
contactcenter_
germany@agilent.com
die an den Pins gemessen werden, korreliert
darstellen.
Breitband-Kommunikation
Das explosive Wachstum der mobilen Geräte
und die Fortschritte in der mobilen Informationstechnik
üben steigenden Druck
auf die Leistungsfähigkeit der Infrastruktur
aus. Die Netzwerkbetreiber müssen ein wachsendes
Spektrum von Endgeräten unterstützen
und die Nachfrage nach immer mehr
Bandbreite abdecken. Viele Entwicklungen
im Innovationsprozess um steigende Bandbreiten
in der Infrastruktur erzwingen das
Nutzen von Technologien aus anderen Domänen.
Die Digitalisierung von Mobiltelefonen
veranlasste die Nachrichtentechniker,
sich mit digitalen Prinzipien auseinanderzusetzen.
Mittlerweile werden digitale Technologien
schneller, und optische Infrastrukturen
ersetzen zunehmend die elektrischen.
Darüber hinaus kommen komplexe Modulationsverfahren
aus der drahtlosen Nachrichtentechnik in der optischen
Fernübertragung zum Einsatz. Den mit immer neuen Herausforderungen
konfrontierten Entwicklern muss mit Hilfe
adäquater Mess- und Prüftechnik – beispielsweise neuen Simulationstechniken
– geholfen werden. Dazu ist ein Unternehmen,
das in analoger, digitaler und drahtloser Messtechnik
kompetent ist, geradezu als Innovationspartner prädestiniert.
Messtechnik ist also als Grundlage für technische Innovation
unverzichtbar. Die geeigneten Lösungen werden von
dem Messtechnik-Unternehmen kommen, das über die richtige
Mischung aus Messtechnik-Expertise, Technologiezugang
und Marktverständnis verfügt. ☐
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Non plus ultra
65 GHz
160 GS/s
LabMaster 10Zi Serie –
das schnellste Oszilloskop der Welt
Mit der neuen LabMaster 10Zi Serie unterstreicht LeCroy seine technologische Führungsposition
bei Echtzeit-Oszilloskopen. Die neuen Modelle setzen Bestmarken in vielen Bereichen:
• 65 GHz Echtzeit Bandbreite
bis 40 Kanäle mit 65 GHz
bis 80 Kanäle mit 36 GHz
• 36 GHz 8HP SiGe Chips
• 160 GS/s Single Shot Abtastrate
• 1024 Mpts/Kanal Analysespeicher
• 30 GHz Trigger Bandbreite
• 100 fs rms Jitter Grundrauschen
• 5,2 ps Anstiegszeit
www.teledynelecroy.com | Tel. 0 62 21-8 27 00

M E S S T E C H N I K & E M V
USB-2.0-DATENBUS RICHTIG MESSEN
Der Einsatz des USB-2.0-Datenbusses erfreut sich auch in Embedded-Anwendungen immer
größerer Beliebtheit. Um Systeme mit USB-Funktionalität im Fehlerfall qualifiziert untersuchen
und aus den Messergebnissen die richtigen Rückschlüsse ziehen zu können, benötigt man geeignete
Testtools, zum Beispiel Oszilloskope und Protokollanalysatoren.
TEXT: Stephan Herzog, Peter Wiegard FOTOS: LeCroy Europe
www.EuE24.net/PDF/EEK11294500
Neben der reinen Verwendung des USB-2.0-Datenbusses
in PCs zum Anschließen von Speichermedien, nimmt die Bedeutung
im Rahmen von Embedded-Systemen wie z. B. im
medizintechnischen Bereich, stetig zu. Ein Grund hierfür ist
sicher die auf den ersten Blick scheinbar einfache Implementierung.
Oft herrscht die Meinung vor, dass ein zertifizierter
Baustein ausreicht, um eine schnelle und sichere Datenübertragung
zu gewährleisten. Dieses ist aber nur selten der Fall,
und der Entwickler steht schnell vor dem Problem, dass er sein
System auf Fehler untersuchen muss. Häufig ist es aber unklar,
ob sich der Fehler auf der physikalischen oder auf der Protokoll-Ebene
befindet.
Oftmals fehlt es an geeigneter Messtechnik, um im Fehlerfall
Systeme mit USB-Funktionalität qualifiziert zu untersuchen
und aus den Messergebnissen die richtigen Rückschlüsse
zu ziehen. Gerade bei komplexen Fehlern sind Analysetools
sowohl für das physikalische als auch für das Protokoll-Layer
notwendig. Sucht man physikalische Fehler, sind Oszilloskope
die erste Wahl. Ob Augendiagramm oder Jitteranalyse-Tools,
Oszilloskope bieten umfangreiche Möglichkeiten zur Analyse
der physikalischen Schicht. Leider bieten diese aber nur begrenzte
Analysemöglichkeiten der Dateninhalte. Protokollanalysatoren
bieten dagegen ideale Analysemöglichkeiten auf
der Protokollebene, sind aber für die Analyse von Fehlern auf
der physikalischen Schicht ungeeignet.
Bei der Entwicklung von USB-2.0-Produkten ist am Ende
des Entwicklungs-Prozesses oft ein Compliance-Test nötig,
um nachzuweisen, dass das USB-Device nach der Spezifikation
arbeitet. Diese Tests können in einem dafür spezialisierten
Testhaus vorgenommen werden. Dies kann aber sehr kostspielig
sein, vor allem, wenn das zu testende Device durchfällt und
Nachprüfungen nötig sind. Um dies zu verhindern, ist es mit
Oszilloskopen möglich, einen Compliance-Test vorzunehmen,
um schon im Voraus zu sehen, ob das Test-Device die Anforderungen
erfüllt. Für jegliche Tests (Host-, Device- oder HUB-
Tests) kann man Oszilloskope zusammen mit einem speziellen
Testfixture für den Compliance-Test verwenden. Eine zusätzliche
Software prüft nach einem genau beschriebenen Testaufbau
alle in der Spezifikation beschriebenen Anforderungen
bezüglich der physikalischen Ebene. Anschließend wird ein
Messprotokoll ausgeben. Diese Tests gehen sehr schnell und
sind ohne große Kosten beliebig wiederholbar.
Ein Teil der Compliance-Tests sind auch Augendiagramme
und Jittertests, die automatisch durchgeführt werden. Beim
Augendiagrammtest werden die einzelnen Bits des Datenstroms
permanent überlagert auf dem Bildschirm dargestellt
und bilden so das Auge. An dieser Darstellungsart kann viel
über die Signalqualität herausgelesen werden. Der innere Bereich
des Auges, also der Bereich in dem keine Signale erfasst
werden, wird hierbei überprüft. Oft wird dies durch Einfügen
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MESSTECHNIK & EMV
Abbildung 1: Beispiel eines
Matlab-Augendiagramms
von Masken („verbotene Bereiche“) automatisch gemacht. Befinden
sich Messpunkte innerhalb der verbotenen Bereiche, ist
die Signalqualität schlecht. Vertikal wird überprüft, ob eine
Übertragung überhaupt möglich ist. Auch Störungen wie Reflektionen
oder EMV-Einflüsse lassen sich herauslesen. Horizontal
wird überprüft, ob es überhaupt möglich ist, bei jedem
Bit einen sicheren logischen Zustand zu ermitteln. Auch Jitter
kann man anhand von Augendiagrammen, vor allem an den
Schnittstellen von „Low“-„High“-Übergängen, sehr gut betrachten.
Jitter werden für die Compliance-Test-Lösungen
noch im Detail mittels Parameter aufgeschlüsselt dargestellt.
Treten bei diesem Test Fehler auf, muss das System genauer
untersucht werden.
Untersuchen mit dem Oszilloskop
Die einfachste Art der Untersuchung von USB-2.0-Daten
auf dem Oszilloskop ist es, diese direkt auf dem Bildschirm in
Echtzeit dekodiert darstellen zu lassen. Dies macht aber in der
Regel nur dann einen Sinn, wenn gleichzeitig auch eine Funktion
vorhanden ist, um z. B. die gewünschten Datenpakete aus
der Vielzahl an Busdaten herauszufiltern oder diese über Suchfunktionen
einfach zu isolieren. Dabei ist es sinnvoll, das Oszilloskop
auf spezielle USB-2.0-Strukturen triggern zu können.
So lassen sich z. B. Fehlerpakete direkt in der physikalischen
Schicht über die entsprechende Trigger-Einstellung erfassen
und untersuchen. Oft werden auch sehr viele Datenpakete
gleichzeitig erfasst, indem eine größere Zeitbasis im Oszilloskop
eingestellt wird, um eine Übersicht auf den Datenstrom zu
bekommen. Dabei ist es oft schwer, die gewünschten Pakete im
Datenstrom zu finden. Die Dekodierfunktion des Oszilloskops
kann hier die Arbeit sehr erleichtern. Zum einen wird direkt
auf den erfassten Daten eine Dekodierung dargestellt, die dem
Mess-Ingenieur eine grobe Übersicht gibt, und zum anderen
kann eine zusätzliche Tabellen-Darstellung eingeblendet werden,
in der sich spezielle Pakete leicht und schnell lokalisieren
lassen. Die Verlinkung zwischen Tabelle und Datenstrom lässt
es so zu, das gewünschte Datenpaket mit der Zoomdarstellung
direkt aus der Vielzahl an Daten herauszuheben. Zudem kann
auch über eine der zahlreichen Suchfunktionen direkt im Datenstrom
nach verschiedenen USB-Segmenten gesucht werden,
um sich z. B. nur alle Token-In-Pakete anzeigen zu lassen.
Oft reicht es aber nicht aus, die Datenübertragung lediglich
auf der physikalischen Ebene zu betrachten, da viele Fehler
auch erst in der Protokollebene sichtbar werden. Durch die
Verknüpfung einer für die Protokollanalyse optimierten Software
mit den Analysetools eines Oszilloskops sind so vollkommen
neue Analysen möglich.
Beide Softwarepakete laufen parallel auf dem Oszilloskop
und sind per Hyperlink-Funktion über eine Tabelle miteinan-
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Abbildung 2: Darstellung der
einzelnen Datenpakete und
Layerstufen
der verbunden. Dies hat den Vorteil, dass sobald im DSO ein
interessanter Bereich in der Decoder-Tabelle angeklickt wird,
der Zeiger in der Protokollsoftware an dieselbe Stelle springt.
Umgekehrt wird der Zoombereich im DSO der aktuellen Auswahl
in der Protokollsoftware angepasst. Während ein Oszilloskop
die Signale immer zur Zeit proportional darstellt, ist die
Ansicht im Protokollanalysator logisch geordnet. Dies bedeutet,
dass in der Protokollansicht die logische Abfolge von Befehlen
dargestellt wird. Diese Darstellung muss nicht zwingend
zur Zeitdarstellung proportional sein.
Um Protokollfehler zu analysieren und letztendlich zu lösen,
reicht die Darstellung des Protokolls mittels eines Oszilloskops
in den meisten Fällen nicht aus. Grund hierfür ist, dass
die eigentliche Erfassung auf der physikalischen Ebene durchgeführt
wird. Auf Grund der weitaus geringeren Speichertiefe
eines Oszilloskops gegenüber Protokollanalysern lässt sich nur
eine geringere Aufnahmedauer der einzelnen Datenpakete erzielen.
Bei einem Protokoll-Analyser stehen Datenspeichertiefen
von bis zu 4 GByte zur Verfügung, während die maximale
Speichertiefe eines 1-GHz-Oszilloskops ca. 50 MByte/Kanal
entspricht. Ferner kann das Oszilloskop nicht auf Protokollfehler
triggern, sondern nur auf Trigger-Bedingungen auf der
physikalischen Ebene. Somit ist es sehr schwer möglich, Protokollfehler
triggertechnisch zu erfassen.
Hohe Speichertiefe, schnelle Logzeit
Die Anforderungen, die an einen USB-2.0-Protokoll-Analyser
gestellt werden, sind neben der bereits erwähnten hohen
Speichertiefe eine sehr schnelle Logzeit, um schon die ersten
Datenpakete korrekt erfassen zu können. Dieses ist wichtig,
wenn z. B. Initialisierungsprozesse protokolliert werden sollen.
Ferner sollten zur Erfassung von komplexen Protokollerereignissen
umfangreiche Triggermöglichkeiten bereitgestellt werden,
um komplexe Messaufgaben lösen zu können.
Neben hardwareseitiger Flexibilität sollte es ebenfalls ein
umfangreiches Softwarepaket geben. Bei einer Speichertiefe
von mindestens einem Gigabyte werden eine große Anzahl
von Datenpaketen erfasst, die schnell und effizient ausgewertet
werden müssen. Dazu zählt u. a. eine intuitive Darstellung der
einzelnen Pakete und Layer. Abbildung 2 zeigt eine Darstellung
der einzelnen Pakete und Layerstufen.
Wie schon erwähnt, ist neben der Darstellung der einzelnen
Bestandteile eines Datenpaketes, auch die Auswertung der ein-
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MESSTECHNIK & EMV
Abbildung 3: Beispiel für die
Aufzeichnung einer Initialisierung
eines USB-Memory-Sticks
zelnen Datenpaketinhalte von entscheidender Bedeutung. Eine
große Speichertiefe ist uninteressant, wenn man keine Such-,
Report- und Filterfunktionen zur Verfügung gestellt bekommt.
Informationen zu auftretenden Protokollfehlern, Aufsummierung
der einzelnen Datenpakete nach verschiedenen Kriterien
(z. B. Anzeige aller aufgetretenen Fehler) müssen schnell und
flexible bereitgestellt werden.
Neben der eigentlichen Aufgabe eines Protokoll-Analyser,
das aufgezeichnete Protokoll hinsichtlich der korrekten Implementierung
der von der USB.org vergebenen Spezifikationen
zu überprüfen, prüft er ebenfalls wie gut oder schlecht die
Leistung eines Protokolls ist. Wird die zur Verfügung stehende
Bandbreite von 480 MByte bei USB 2.0 effizient genutzt? In
Bezug auf die richtige Syntax eines Protokolls lässt sich allgemein
sagen, dass, solange kein Protokoll-Fehler auftritt, die
Spezifikationen des USB-Busses korrekt implementiert wurden.
Diese Informationen sagen aber noch nichts darüber aus,
wie gut oder schlecht sie implementiert wurden. Dieses lässt
sich nur mit Hilfe von Tools feststellen, die Informationen zum
Datendurchsatz und Ausnutzung der zur Verfügung stehenden
Bandbreite liefern. Abbildung 3 zeigt ein Beispiel für die Aufzeichnung
einer Initialisierung eines USB-Memory-Sticks.
In bestimmten Bereichen, z. B. in der Medizintechnik, steht
man vor dem Problem, dass man seine Entwicklung von der
USB.org zertifizieren lassen muss. Dies geschieht auf so genannten
Zerifizierungsevents und wird von der USB.org mehrmals
im Jahr durchgeführt. Da diese Events selten in Europa
angeboten werden und man deshalb einige Kosten einplanen
muss, ist es ratsam beim ersten Mal zertifiziert zu werden.
Deshalb bieten die Messgerätehersteller Pre-Compliance-Pakete
an. Mit Hilfe dieser Pakete können die Entwicklungen in
Hinblick auf die Anforderung der USB.org überprüft werden.
Benötigt wird neben einem USB-Analyser ein USB-Generator
(Exerciser), der die benötigten Testpattern generiert. Diese
Testpattern werden von dem Device Under Test (DUT) ausgeführt,
und der USB-Analyser überprüft, ob diese Ausführungen
der Spezifikation der USB.org entspricht oder nicht. Die
Analyse stellt im Prinzip einen Pass-Fail-Test dar. Zu beachten
ist, dass es bei USB 2.0 keine Protokoll-Compliance-Tests für
USB-Host-Anwendungen gibt, sondern nur für Devices. ☐
Weitere Informationen zu Teledyne LeCroy finden Sie im Business-Profil
auf der Seite 49.
> MORE@CLICK EEK11294500
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BAUTEILE MIT HOHEN STRÖMEN TESTEN
Im Hinblick auf die Einsparung von Energie spielen Leistungshalbleiter in Anwendungen
eine entscheidende Rolle. Die hohen Ströme und Spannungen sowie der niedrige Durchlass-
Widerstand dieser Bauteile erfordern Testinstrumente, die nicht nur eine hohe Leistung liefern,
sondern auch mit hoher Präzision und Auflösung messen können. Moderne Hochleistungs-
Source-Measure-Units erfüllen diese Anforderungen.
TEXT: Dave Wyban FOTOS: Keithley Instruments
www.EuE24.net/PDF/EEK11091600
Die neueste Generation von Hochleistungs-Source-Measure-Units
(SMUs) kann gepulste Ströme von bis zu 50 A einspeisen
und Ströme und Spannungen im Pikoampere- und Mikrovolt-Bereich
messen. Wird noch mehr Leistung benötigt, dann
lassen sich zwei dieser Instrumente kombinieren und der
Strombereich auf 100 A verdoppeln.
Durch den großen Dynamikbereich von wenigen Pikoampere
bis zu 100 A ist diese Lösung optimal für Bauteile wie
HBLEDs (High Brightness LEDs), Leistungshalbleiter, DC/DC-
Wandler und Batterien sowie andere Materialien, Komponenten
oder Leistungsmodule.
Implementierung
Der Aufbau einer Stromquelle für sehr hohe Ströme erfordert
die Parallelschaltung von zwei SMUs, die beide als Stromquelle
konfiguriert sind. Dabei sind folgende Punkte zu beachten:
▶ Einsatz von zwei identischen Hochleistung-SMUs im
gleichen Strombereich.
Der Einsatz von identischen SMUs gewährleistet, dass, falls
erforderlich, eine SMU den gesamten Strom der anderen
SMU aufnimmt. Die zwei SMUs sollten dabei auf den gleichen
Strombereich eingestellt sein. Wie eine SMU auf
Stromänderungen reagiert, ist vom jeweiligen Strombereich
abhängig. Die Konfiguration beider SMUs als Quelle
im gleichen Strombereich gewährleistet, dass die SMUs
ähnlich auf Stromänderungen reagieren. Dies reduziert die
Gefahr für Überschwingen, unkontrolliertes Schwingen
und sonstige unerwünschte Interaktionen zwischen den
Geräten.
▶ Einstellung beider SMUs auf den gleichen Leistungsbereich.
Damit eine SMU den gesamten Strom der anderen aufnehmen
kann, sollten die SMUs im selben Leistungsbereich
arbeiten. Bei einer Parallelschaltung sollten beide auf den
gleichen Ausgangsstrombereich eingestellt werden. Der
Leistungsbereich lässt sich in drei Spannungsbereiche unterteilen:
0 bis 10 V, 10 bis 20 V und 20 bis 40 V (Abbildung
1). Wird beispielsweise eine SMU auf einen Spannungsgrenzwert
von 20 V gesetzt, dann sollte die andere
SMU auf einen Spannungsgrenzwert zwischen 10 und 20 V
konfiguriert werden, um beide Geräte im gleichen Betriebsbereich
zu halten.
▶ Vierdraht-Verbindungen verhindern Messfehler bei
hohen Strömen.
Bei sehr hohen Strömen kann in den Messleitungen ein
Spannungsabfall auftreten, der die Spannungsmessung
verfälscht. Diese Fehler lassen sich mittels Vierdraht-Verbindung
zweier SMUs vermeiden. Bei dieser Methode werden
separate Leitungen für den Messstrom und die Messung
der Spannung über dem Testobjekt (DUT) genutzt.
Da der Eingangswiderstand der Spannungsmessschaltung
äußerst hoch ist, lässt sich der durch sie fließende Strom
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MESSTECHNIK & EMV
Abbildung 1: Leistungshüllkurve eines Hochleistungs-SMUs.
und somit der Spannungsabfall über den Sense-Leitungen (SHI und
SLO) vernachlässigen. Die vom Messgerät gemessene Spannung entspricht
damit im Prinzip der Spannung über dem Testobjekt. Die Leitungen
für die Spannungsmessung sollten so nah wie möglich mit
dem DUT verbunden sein, um den Einfluss des Widerstands der
Messleitungen zu minimieren.
▶ Verwendung geeigneter Testkabel für die hohen Ströme bei Hochleistungs-SMUs.
Die verwendeten Kabel müssen sowohl einen niedrigen Widerstand
als auch eine geringe Induktivität aufweisen. Bei Strömen von mehr
als 40 A (DC) oder 100 A (gepulst) sollten Leitungen mit mindestens
10 AWG oder mehr genutzt werden. Leitungen, die nicht für diese
hohen Ströme geeignet sind, können nicht nur die Leistung der SMU
beeinflussen, sondern stellen auch eine potenzielle Feuergefahr dar.
▶ Einstellung geeigneter Spannungsbegrenzungen.
Wenn SMUs als parallele Stromquellen arbeiten, dann sollte der
Spannungsgrenzwert der einen SMU um 10 Prozent niedriger eingestellt
werden, als der der anderen. Dadurch geht nur eine SMU in die
Spannungsbegrenzung und wird zur Spannungsquelle. Eine SMU
(eigentlich jede Stromquelle) liefert generell spannungsbegrenzte
Ströme. Wird der Spannungsgrenzwert erreicht, dann geht die SMU
in die Begrenzung und wird zur Spannungsquelle. Wird die Spannungsbegrenzung
einer SMU niedriger eingestellt als die der anderen
SMU, dann kann der Spannungsgrenzwert nur von einem der
Geräte erreicht werden. Geht die SMU mit dem niedrigeren Spannungsgrenzwert
in die Begrenzung, dann wird sie zur Spannungsquelle
mit niedriger Impedanz und nimmt den Strom der anderen
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Abbildung 2: R DS(ON)
-Messung bei einem Power-MOSFET mit Strömen
bis 100 A.
Abbildung 3: Prinzipschaltbild für die R DS(ON)
-Messung mit zwei
SMUs.
SMU auf. Dadurch kann diese weiterhin den programmierten
Strom liefern, ohne dass sie die Ausgangspannung
weiter erhöhen muss, und geht damit auch nicht in
die Spannungsbegrenzung. Wenn beide SMUs in die
Spannungsbegrenzung gehen würden, hätte das System
zwei parallele Spannungsquellen, was einen unkontrollierten
Stromfluss zwischen den SMUs ergäbe. Dies könnte
unerwartete Ergebnisse oder Schäden am DUT verursachen.
Solche Umstände können auch auftreten, wenn
das DUT vom Prüfkreis getrennt wird. Indem die Spannungsbegrenzung
einer SMU niedriger als die der anderen
eingestellt wird, lässt sich dies vermeiden.
▶ Einstellung des Ausgangsausschaltmodus der SMUs.
Dieser Modus bestimmt, ob die SMU beim Abschalten des
Ausgangs zur Spannungsquelle mit einer Ausgangsspannung
von 0 V oder zur Stromquelle mit einem Ausgangsstrom
von 0 A wird. Arbeiten zwei SMUs parallel als
Stromquellen, dann sollte bei ausgeschaltetem Ausgang die
SMU als Spannungsquelle konfiguriert sein, deren Spannungsbegrenzung
um 10 Prozent niedriger ist. Die andere
SMU sollte als Stromquelle eingestellt sein.
Testkonfiguration für R DS(ON)
-Messungen
Das hier beschriebene Testsystem für R DS(ON)
-Messungen bei
Power-MOSFET-Bauteilen lässt sich auch für andere Anwendungen
anpassen (Abbildung 2). In diesem Beispiel wurden die
folgenden Geräte für die Testkonfiguration verwendet:
▶ Zwei High-Power-System-SourceMeter-Instrumente Modell
2651A, die parallel geschaltet werden, um gepulste
Ströme bis 100 A zu erhalten.
▶ Ein System-SourceMeter-Instrument der Serie 2600A zur
Steuerung des Gate-Pins des DUT.
▶ Zwei TSP-Link-Kabel für die Kommunikation und das Präzisions-Timing
zwischen den Instrumenten.
▶ Ein GPIB-Kabel oder ein Ethernet-Kabel zur Verbindung
der Instrumente mit einem externen Controller.
Für die Kommunikationsverbindungen mit dem PC kann
zum Beispiel eine GPIB-Schnittstelle genutzt werden. Die Instrumente
unterstützen auch noch weitere Kommunikationsschnittstellen.
Die TSP-Link-Verbindung ist für das Präzisions-
Timing und die Synchronisation der Geräte notwendig. Abbildung
3 zeigt die Verkabelung zwischen den SMUs und dem
DUT. Alle Verbindungen sollten potentialfrei ausgeführt sowie
möglichst kurz gehalten werden, um Messfehler durch einen
Spannungsabfall zu minimieren.
Anmerkung: Der Gate-Anschluss des DUT kann bei den
Hochstrompulsen zu oszillieren beginnen und somit instabile
Spannungen am Gate und Ströme im Drain verursachen. Diese
Schwingungen lassen sich durch einen zusätzlichen Widerstand
dämpfen, der zwischen dem Gate des Bauteils und der
SMU zur Steuerung des Gates eingefügt wird. Sollte dies nicht
helfen, kann zusätzlich der Hochkapazitätsmodus der SMU
eingeschaltet werden. ☐
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MESSTECHNIK & EMV
MEHR IST NICHT IMMER BESSER
Kaum ein Anwender weiß, was es mit der Speichertiefe eines Oszilloskops auf sich hat. Die
meisten wissen nicht einmal, wie viel Speicher ihr Gerät hat. Dieser Artikel erläutert, was
Speicher im Oszilloskop ist und warum er wichtig ist. Außerdem werden Vorteile verschiedener
Geräte-Architekturen dargestellt und die Kompromisse, die man bezüglich des Datenspeichers
eingehen muss.
TEXT: Rich Markley, Markus Stocklas FOTOS: Agilent Technologies
www.EuE24.net/PDF/EEK11294550
Wie viel Speicher hat das Digitaloszilloskop auf Ihrem Arbeitstisch?
Keine Ahnung? Machen Sie sich keine Gedanken
darüber, die meisten Anwender wissen das nicht. Aber, wenn es
um Speichertiefe geht, ist mehr doch immer besser, oder? Wie
bei vielen Dingen liegt die Antwort leider nicht so offensichtlich
auf der Hand, denn die Schwierigkeit steckt im Detail.
Zunächst einmal ist zu klären, was der Datenspeicher eines
Oszilloskops überhaupt ist und warum er wichtig ist. Ein Oszilloskop
hat eine Eingangsstufe, die das analoge Signal erfasst.
Diese gibt das Signal weiter zu einem Analog/Digital-Wandler,
der das Signal digitalisiert. Danach werden die Daten in einen
Speicher geschrieben, verarbeitet und auf einem Bildschirm
dargestellt. Der Speicher eines Oszilloskops steht in direktem
Zusammenhang mit der Abtastrate. Je größer der Speicher,
desto höher kann die Abtastrate sein, wenn man ein Signal
über einen längeren Zeitraum erfassen will. Je höher die Abtastrate
ist, desto höher ist auch die effektive Bandbreite des Oszilloskops.
Ist es also so wie oben gesagt: Je größer der Speicher, desto
besser das Oszilloskop? In einer idealen Welt wäre das so. Betrachten
wir doch einmal zwei Oszilloskope mit ähnlichen
Spezifikationen (mit Ausnahme der Speichertiefe). Beide Geräte
haben eine Bandbreite von 1 GHz und eine Abtastrate von
5 GSamples/s. Das eine hat aber einen Speicher, der 4 Millionen
Punkte fasst (MegaZoom-Architektur). Das andere hat
eine Speichertiefe von 20 Millionen Punkten (CPU-basierte
Architektur). Mit der folgenden einfachen Kalkulation kann
man aus einer bestimmten Einstellung der Horizontalablenkung
bei einer gegebenen Speichertiefe die maximal mögliche
Abtastrate errechnen (10 horizontale Skalenteile angenommen
und kein Sampling über die Bildschirmgrenzen hinaus):
Speichertiefe / (Zeit pro horizontalem Skalenteil) * 10 Skalenteile)
= Abtastrate (bis hin zur maximalen Abtastrate, die
die A/D-Wandler liefern).
Hat man zum Beispiel die Zeitbasis auf 160 µs/Skt. eingestellt
und eine Speichertiefe von 4 Millionen Samples, so hätte
man 4.000.000/(160 µs/Skt. * 10 Skt) = 2,5 GSamples/s.
Nur bei einer hohen Abtastrate kann ein Oszilloskop seine
Fähigkeiten voll ausspielen, es wäre daher wichtig, dass die Abtastrate
möglichst lange hoch bleibt. Oszilloskope mit 5 GSamples/s
gibt es mit verschiedener Speicherausstattung, sie reicht
von 10.000 (10 Kpts) bis 1 Milliarde (1 Gpts) Punkten.
Viel Speicher ist nicht immer gut
Eine große Speichertiefe hat also einen großen Vorteil,
wenn man die Abtastrate betrachtet, aber hat sie denn auch
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M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 1: Das Blockschaltbild der CPU-basierten Architektur
zeigt, dass die CPU für die Darstellung der Messkurven ein
Nadelöhr darstellt.
Abbildung 2: : Die MegaZoom-Architektur mit einem kundenspezifischen
ASIC für die Darstellung von Messkurven aus dem
Oszilloskop-Speicher.
Nachteile? Viel Speicher ist dann nachteilig, wenn er ein Oszilloskop
so langsam macht, dass man nicht mehr sinnvoll damit
arbeiten kann. Ein großer Speicher beansprucht das System
sehr stark. Manche Oszilloskope sind so ausgelegt, dass sie mit
viel Speicher gut zurechtkommen, ansprechbar bleiben und
den Bildschirm angemessen schnell neu schreiben, anderen
geht es nur um die Kernspezifikation auf dem Papier. Will man
eine derartige Einstellung tatsächlich nutzen, stellt man fest,
dass das Oszilloskop im Grunde so nicht nutzbar ist, weil die
Signalaktualisierungsrate (Bildwiederholfrequenz) um Größenordnungen
sich verringern. Betrachtet man obige zwei Oszilloskope
nochmals, stellt man fest, dass beide Oszilloskope
bei 20 ns/div (einer schnellen Zeitbasiseinstellung) nahe ihrer
Maximalwerte für die Signalaktualisierungsrate sind. Was aber
passiert, wenn man die Zeitbasis auf 400 ns/div stellt?
Das Oszilloskop mit der MegaZoom-Architektur maximiert
seine Speichertiefe automatisch und hält die Abtastrate
auf Maximum. Dieses Oszilloskop verhält sich genau so,
wie man es von einem Oszilloskop mit großer Speichertiefe
erwarten würde (es hält die Abtastrate bei 5 GSamples/s und
hat dabei immer noch eine hohe Signalaktualisierungsrate).
Das Oszilloskop mit der CPU-basierten Architektur nutzt
immer noch seine Standardspeichertiefe, damit das Oszilloskop
ansprechbar bleibt, hält die Abtastrate dabei aber nicht
so hoch, wie es eigentlich sollte (und hat dennoch im Vergleich
eine niedrigere Signalaktualisierungsrate). Was passiert,
wenn man die Speichertiefe so einstellt, dass die Abtastrate
hoch bleibt? Man beginnt die Kompromisse eines Geräts
zu erkennen, das zwar eine große Speichertiefe aufweist, aber
eigentlich nicht dafür ausgelegt ist: Die Abtastrate ist nun am
Maximum von 5 GSamples/s, aber die Signalaktualisierungsrate
ist nur ein Drittel so hoch wie beim MegaZoom-Oszilloskop.
Und wenn man auf langsamere Zeitbasiseinstellungen
schaut, wird das Verhältnis noch erheblich ungünstiger (z. B.
ist die Signalaktualisierungsrate des MegaZoom-Oszilloskops
bei 4 µs/div 20-mal so hoch wie beim CPU-basierten
Oszilloskop).
CPU-basierte Architektur
Und was bedeutet, dass ein Oszilloskop für große Speichertiefe
ausgelegt ist, während ein anderes seinen Speicher auf
10 Kpts beschränken muss, damit es bedienbar bleibt? Das hat
eine Menge mit der Architektur des Oszilloskops zu tun. Bei
einigen Oszilloskopen ist die CPU ein integraler Teil des eigentlichen
Oszilloskop-Systems (CPU-basierte Architektur).
Sie stellt oft das Nadelöhr im Systemaufbau dar und bestimmt,
wie schnell das Oszilloskop Daten verarbeiten und anzeigen
kann. Hat die CPU gerade keine Zeit, auf den Speicher zuzugreifen,
verlängert das die Zeit, die für die Verarbeitung und
Anzeige der Daten nötig ist. Dies wiederum verringert die Signalaktualisierungsrate
des Oszilloskops, manchmal drama-
2 5 4 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

MESSTECHNIK & EMV
Abbildung 3: Zwei HF-Impulse mit großem zeitlichem Abstand. Man
beachte die niedrige Abtastrate, die daraus resultiert, dass das Oszilloskop
die Pulse und die stille Zeit dazwischen digitalisiert.
Abbildung 4a: Der erste von 100 HF-Impulsen, erfasst mit
segmentiertem Speicher. Man beachte die Abtastratenanzeige:
5 GSamples/s.
tisch. Abbildung 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau dieser
Architektur.
Zum Glück gibt es eine bessere Lösung. Ist ein Oszilloskop
speziell für große Speichertiefen ausgelegt, verfügt es über ein
spezielles ASIC für die Darstellung der Messkurven, das die
CPU von dieser zeitraubenden Aufgabe entlastet. Hier gehört
die CPU nicht mehr zum eigentlichen Oszilloskop-System.
Man braucht sie natürlich nach wie vor, aber sie übernimmt
jetzt andere Aufgaben. Das Oszilloskop-System hingegen kann
sich auf das konzentrieren, was es am besten kann, nämlich
Messkurven darstellen. Abbildung 2 zeigt den prinzipiellen
Aufbau dieser Architektur in der DSO-3000-X-Serie von Agilent,
die mit einem kundenspezifischen ASIC namens Mega-
Zoom IV arbeitet und damit auch bei maximaler Abtastrate
und großem Speicher hohe Signalaktualisierungsraten erzielt.
Speicher- und Oszilloskop-Architektur sind so ineinander
verwoben, dass manches möglich wird, was selbst eine Beschränkung
auf 10.000 Punkte nicht lösen würde. Eine der wesentlichen
Fortschritte der Oszilloskoptechnik der vergangenen
15 Jahre ist die Erweiterung der Geräte um zusätzliche
Digitalkanäle. Nicht alle Digitalkanäle sind jedoch gleich implementiert.
Bei der CPU-basierten Architektur wird das Oszilloskop
beim Zuschalten der Digitalkanäle derart langsam, dass
die Signalaktualisierungsrate unabhängig von der Einstellung
der Horizontalablenkung oder der Speichertiefe nicht über 135
Signale pro Sekunde kommt. Das liegt mehrere Größenordnungen
unter dem Wert, den der Hersteller als maximale Signalaktualisierungsrate
angibt. Woher kommt das? Wieder geht
das auf den grundsätzlichen Aufbau des Oszilloskops zurück.
Abbildung 1 zeigt, dass die MSO-Kanäle nicht besonders gut in
eine CPU-basierte Architektur eingebunden sind. Die CPU
muss somit eine Menge Zeit für ihre Darstellung aufwenden.
Bei der MegaZoom-Architektur aber sind die Digitalkanäle
ein integraler Teil des kundenspezifischen ASICs, das alle Kanäle
plottet und darstellt (Abbildung 2). Wenn man bei einem
Oszilloskop mit MegaZoom-Architektur Digitalkanäle zuschaltet,
wird das Gerät dadurch nicht langsamer. Auch andere
übliche Funktionen wie etwa eine Sin(x)/x-Interpolation können
ein CPU-basiertes System nennenswert ausbremsen – und
zwar so, dass der Anwender einen dramatischen Einbruch bei
der Signalaktualisierungsrate sieht, wenn er die Horizontalablenkung
umschaltet (weil das Oszilloskop dabei die Sin(x)/x-
Interpolation ein- und ausschaltet). Die MegaZoom-Architektur
hat damit kein Problem.
Trägheit ist problematisch
Die träge Reaktion eines Oszilloskops ist ein weiterer Nachteil
eines CPU-basierten Systems. Haben Sie je einmal die Zeitbasis
ihres Oszilloskops mit tiefem Speicher umgeschaltet und
dann gewartet, bis es wieder ansprechbar war? Oder sonst eine
Einstellung verändert und dabei versehentlich eine Stufe weiter
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2 5 5

M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 4b: Der hunderste von 100
HF-Impulsen, erfasst mit segmentiertem
Speicher. Man beachte die Abtastratenanzeige
(5 GSamples/s) und den Zeitstempel
(396,001 ms).
gedreht als eigentlich beabsichtigt, weil das Oszilloskop so langsam
reagiert hat? Die Ursache dafür liegt darin, dass die CPU
sich erst einmal durch all diese Daten wühlen muss. Der gleiche
Grund, der für die niedrigen Signalaktualisierungsraten sorgt,
ist für die träge Reaktion des Gerätes verantwortlich.
Bisher haben wir Anwendungsfälle besprochen, in denen
das Oszilloskop kontinuierlich misst und für so etwas wie Debugging
eingesetzt wird. Doch wie ist es, wenn wir eine Single-
Shot-Messung betrachten? Gilt zumindest dann: Je mehr Speicher,
desto besser? Bei solchen Messungen braucht man keine
hohe Signalaktualisierungsrate, und das Oszilloskop soll
schnell reagieren, wenn die Daten alle schon im Kasten und
bereits auf dem Bildschirm sind. Diese Überlegung klingt logisch,
und in manchen Fällen stimmt sie sogar. Was aber ist
mit einem Signal, das einige wenige Datenpakete aufweist und
dazwischen lange Phasen, in denen nichts geschieht (beispielsweise
ein Radarsignal oder ein serieller Bus, der Pakete sendet)?
Mit einem herkömmlichen Oszilloskop mit tiefem Speicher
würde man den Speicher dazu nutzen, die Datenpakete
aufzunehmen und dazu die lange inaktive Zeit dazwischen.
Das ist kein besonders effizienter Umgang mit dem Speicher,
denn vermutlich geht es einem ja nur um die Datenpakete. Einige
Oszilloskope bieten für solche Anwendungsfälle eine Betriebsart
„segmentierbarer Speicher“. Diese Betriebsart erlaubt
es, nur die interessanten Bereiche eines Signals zu speichern
und so den Speicher wesentlich besser auszunutzen.Wir werfen
nun einen Blick auf eine Situation, in der segmentierter
Speicher vorteilhaft ist: Abbildung 3 zeigt zwei Radar-Bursts,
die von einer langen Zeit getrennt sind, in der nichts geschieht.
Ein herkömmliches Oszilloskop mit tiefem Speicher würde sowohl
die Bursts als auch die Totzeit dazwischen digitalisieren.
Abbildung 3 verdeutlicht, dass die Abtastrate in diesem Fall
nur 625 MSamples/s beträgt, wo das Oszilloskop an sich doch
5 GSamples/s erfassen kann. Und dabei nehmen wir gerade
einmal zwei Bursts auf. Was wäre, wenn wir 100 Bursts aufnehmen
wollten? Die Abtastrate würde auf unter 10 MSamples/s
absacken und die Bursts wären (da massiv unterabgetastet)
praktisch nicht mehr erkennbar. Wollte man 100 Bursts und
die ganze Totzeit dazwischen mit 5 GSamples/s erfassen, wäre
dafür ein Speicher von 2,5 Milliarden Punkten nötig. Das
schafft kein Oszilloskop, das aktuell auf dem Markt ist.
Mit segmentiertem Speicher könnte man nur den interessanten
Teil des Signals aufzeichnen (nämlich die Bursts) und
die Totzeit dazwischen weglassen. Abbildung 4a zeigt den ersten
von 100 Radarbursts, die mittels segmentiertem Speicher
aufgenommen wurden. Man beachte die Abtastratenanzeige
(5 GSamples/s). Jedes Segment trägt einen exakten Zeitstempel,
der den zeitlichen Abstand in Bezug auf den ursprünglichen
Trigger eindeutig zeigt. Abbildung 4b zeigt den hundertsten
Burst und seinen Zeitstempel (396,001 ms). Das Oszilloskop
ermöglicht dem Anwender, von Segment zu Segment zu
gehen und jedes Segment einzeln zu analysieren (einschließlich
Protokolldekodierung, wenn das Verfahren an seriellen
Bussen eingesetzt wird). ☐
> MORE@CLICK EEK11294550
2 5 6 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

MESSTECHNIK & EMV
AUF DIE SCHNITTSTELLE KOMMT ES AN
Mit der Steuergeräteschnittstelle Etas ETK lassen sich mehrere Hundert Signale aus mehreren
Steuergeräten im Kfz gleichzeitig erfassen. Umgekehrt können Daten in Echtzeit in das Steuergerät
übertragen werden. So lassen sich neue Regelalgorithmen einfach auf Prototyping-Systeme
auslagern, mit vorhandenen Steuergeräten koppeln, iterativ verfeinern und effizient im Fahrzeug
abstimmen und validieren. Der Artikel beschreibt den Einsatz des ETK bei der Entwicklung von
elektronischen Steuerungen für die Dieselabgasnachbehandlung und für Hybridfahrzeuge.
TEXT: Wolfgang Loewl, Michael Kolitsch, Klaus Ries-Müller, Christoph Müller, Dr. Ulrich Lauff FOTOS: Etas, Bosch www.EuE24.net/PDF/EEK11294510
Durch Einsatz von Hybridantrieben, aufgeladenen Direkteinspritzer-Benzinmotoren
oder Common Rail-Dieselaggregaten
lässt sich der Treibstoffverbrauch von Fahrzeugen deutlich
senken. Leistungsfähige elektronische Steuerungen sorgen
für optimalen Betrieb der komplexen Systeme. Bei der Entwicklung
und Applikation der Steuerungen müssen höchste
Anforderungen in Bezug auf Qualität, Zuverlässigkeit und
Kosten einerseits sowie eine flexible Adaptierbarkeit an unterschiedliche
Fahrzeugmodelle andererseits erfüllt werden. Daher
müssen – neben Elektronik- und Software-Plattformen,
effizienten Prozessen, Methoden und Werkzeugen – leistungsfähige
Steuergeräte-Schnittstellen eingesetzt werden.
Abgasnachbehandlungskonzepte
für Diesel-Pkws
In Kalifornien müssen bei der Qualifizierung von Fahrzeugmodellen
mit Verbrennungsmotoren der abgasärmsten Klasse
(SULEV) Abgasgrenzwerte nach den LEV II/ LEV III-Richtlinien
eingehalten werden. Diese liegen nochmals weit unterhalb
der Werte, welche die strengen europäischen bzw. USA-weit
gültigen Normen EURO 6 bzw. Tier 2 Bin 5 vorgeben (siehe Ta-
belle 1). Die SULEV-Grenzwerte lassen sich für Dieselabgase
nur durch eine Kombination von innermotorischen Maßnahmen
mit fortschrittlichster Technik zur Abgasnachbehandlung
unterschreiten. Bosch hat zu diesem Zweck das Harnstoff-Dosiersystem
Denoxtronic entwickelt, welches die Stickoxid(NO X
)-
Emissionen im Dieselabgas auf ein Minimum reduziert.
Das Denoxtronic-System kann zusammen mit einem
SCR(Selective Catalytic Reduction)-Katalysator das im Abgas
enthaltene NO X
nahezu vollständig reduzieren. Das System
spritzt eine 32,5-prozentige Harnstoffwasserlösung direkt in
den Abgasstrom vor dem SCR-Katalysator ein. Dort entsteht
aus dem Harnstoff durch Thermo- und Hydrolyse Ammoniak.
Im Katalysator reduziert das Ammoniak die Stickoxide aus
dem Abgas zu Wasser und Stickstoff.
Die elektronische Ansteuerung des Dosiersystems kann
entweder im Motorsteuergerät (ECU) oder in einem separaten
Dosiersteuergerät (DCU) implementiert werden. Im
zweiten Fall erhält die DCU die aktuellen Betriebsdaten des
Motors über CAN. Zusätzlich dazu werden die für das Dosiersystem
erforderlichen Sensordaten in der DCU verarbeitet.
Die Dosierstrategie wird in Form von Software entwickelt
und fahrzeugspezifisch angepasst. Um eine maximale Sticko-
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M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 1: Entwicklung von neuen Algorithmen für das Dosiersteuergerät bei Bosch Diesel Systems, Zeitplan.
xidumsetzung zu erreichen, muss die Menge des Reduktionsmittels
genau an das Verhalten des jeweiligen Motors und die
Eigenschaften des verwendeten Katalysators angepasst
werden.
In der Entwicklungsabteilung für Abgasnachbehandlungssysteme
des Geschäftsbereichs „Diesel Systems“ der Robert
Bosch GmbH wird die Harnstoff-Dosierstrategie entworfen
und implementiert. Auf Grund der hohen spezifischen funktionalen
Anforderungen der Kunden muss das Verhalten des
Zielsystems möglichst frühzeitig im Entwicklungsprozess anhand
von Prototypen, die flexibel erweitert werden können,
demonstriert werden (Abbildung 1).
TABELLE 1: LEV II-ABGASNORMEN DES CALIFORNIA AIR RESOURCE BOARD (CARB) GEMÄSS FEDERAL TEST PROCEDURE (FTP)
FÜR DIESELFAHRZEUGE BIS MODELLJAHR 2014 MIT EINEM BRUTTOGEWICHT KLEINER 3,8 TONNEN UND EINER LAUFLEISTUNG
KLEINER 120.000 MEILEN. AB MODELLJAHR 2015 WERDEN DIE KALIFORNISCHEN ABGASGRENZWERTE DURCH
INKRAFTTRETEN DER LEV III-NORM WEITER VERSCHÄRFT.
KATEGORIE
LEV (Low Emission Vehicle, entspricht
der US-Norm Tier 2 Bin 5)
ULEV
(Ultra Low Emission Vehicle)
SULEV
(Super Ultra Low Emission Vehicle)
ZEV
(Zero Emission Vehicle)
ORGANISCHE VERBINDUNGEN
OHNE METHAN
[GRAMM/MEILE]
KOHLEN-
MONOXID
[GRAMM/MEILE]
STICKOXIDE
[GRAMM/MEILE]
FORMAL-
DEHYDE
[MILLIGRAMM/
MEILE]
0.090 4.2 0.07 18 0.01
0.055 2.1 0.07 11 0.01
0.010 1.0 0.02 4 0.01
0.000 0.0 0.00 0 0.00
PARTIKEL
[GRAMM/MEILE]
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MESSTECHNIK & EMV
Abbildung 2: Entwicklung von neuen
Algorithmen für das Dosiersteuergerät bei Bosch
Diesel Systems, Prototyping-Aufbau.
Die Software- und Funktionsentwickler von Bosch Diesel
Systems setzen zu diesem Zweck die Werkzeugkette und die
leistungsfähigen ETK-Steuergeräteschnittstellen von Etas ein:
Die Denoxtronic-Plattformsoftware wird vollständig modellbasiert
in Etas ASCET entwickelt. Mit dem Rapid Prototyping-
System Etas ES1000 und dem Mess- und Verstellwerkzeug Etas
INCA können neue Algorithmen ohne Änderungen der vorhandenen
Steuergerätesoftware im Fahrzeug effizient validiert
werden. Dabei werden die neuen Funktionen auf dem ES1000-
System in Echtzeit berechnet und mit dem Dosiersteuergerät
über den ETK synchronisiert. Die verschiedenen Ausgangssignale
werden synchron zu den DCU-Zeitrastern in 10-ms- und
100-ms-Zyklen auf dem ES1000-System berechnet und direkt
in die Speicherzellen des DCU-Controllers geschrieben. Zu
diesem Zweck wird eine kleine ETK-Schnittstellenhardware
an den Mikroprozessor des Dosiersteuergeräts angeschlossen.
Als Eingangssignale für die Berechnung der Funktionen werden
vom modular aufgebauten ES1000-System über eine zweite
ETK-Schnittstelle Daten aus der Motorsteuerung sowie über
CAN- und A/D-Schnittstellenkarten Signale von NO x
-Sensoren
und Thermoelementen eingelesen (Abbildung 2). Durch
die Auslagerung auf das Rapid-Prototyping-System ist es einfach
möglich, neue Funktionen von spezifischen Anwendungen
iterativ zu verfeinern und im Fahrversuch abzustimmen.
Steuerungen für umweltfreundliche
Hybridantriebe
Die Leistungselektronik des Bosch Geschäftsbereichs „Gasoline
Systems“ ist erfolgreich in Serienhybridmodellen von
VW, Porsche, Peugeot und BMW im Einsatz. Die Leistungselektronik
umfasst den Inverter und den DC/DC-Wandler.
Kernstück des Inverters sind die IGBT-Hochleistungsendstufen
zur Ansteuerung von Elektromotoren mit Phasenströmen
bis 450 A rms
bei Spannungen bis 410 V. Eine integrierte Steuerplatine
übernimmt die Erfassung der Sensordaten von Strom,
Spannung, Drehzahl und Temperatur, die Kommunikation auf
den Bus-Systemen sowie die Ansteuerung der IGBT-Endstufen
für die Ansteuerung des Elektromotors. Der Inverter kann
je nach Anwendung in den Betriebsarten Momentenregelung,
Drehzahlregelung, Stromregelung oder Spannungsregelung
betrieben werden. Die Ansteuerung der Endstufen erfolgt mit
10 kHz, die entsprechenden Regelalgorithmen werden im 100-
µs-Raster gerechnet. Die Erfassung von Signalen der Inverter-
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M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 3: Einsatz der ETK-
Schnittstelle bei der Validierung
und Applikation von Steuergerätefunktionen.
Regelung in diesen kurzen Zeitrastern stellt hohe Anforderungen
an die Steuergeräte-Schnittstelle.
Die Bedatung der Invertersoftware wird von den Applikationsingenieuren
von Bosch Gasoline Systems mit Hilfe von
INCA via ETK an die Hybridsysteme, die in den einzelnen
Fahrzeugprojekten verwendet werden, angepasst. Dazu werden
weitere Signale, wie ETK-Daten aus der Motorsteuerung
sowie CAN-Signale und analoge Sensorsignale aus der Fahrzeugumgebung,
mit Hilfe von kompakten Etas-Schnittstellenund
Messmodulen synchron erfasst (Abbildung 3). Auf diese
Art und Weise kann das Wechselspiel von Leistungselektronik,
Elektromotor und Hochvoltbordnetz in ein und derselben
Messung bezogen auf eine Zeitachse im Fahrversuch beobachtet
und aufgezeichnet werden.
Echtzeitfähiger Steuergerätezugang
ETKs erfüllen alle automotive-spezifischen Anforderungen
in Bezug auf Umgebungstemperaturen, Vibrationen, Spannungsversorgung
und Spannungseinbrüche. Durch den Einsatz
von besonderen Methoden ist das verlustfreie Erfassen
von konsistenten Messdaten mit dem ETK bereits ab Einschalten
der Zündung möglich.
Etas entwickelt die ETK-Steuergeräteschnittstelle, welche
die Übertragung von hohen Datenvolumen mit anspruchsvollen
Echtzeitanforderungen kombiniert, weiter, um die anspruchsvollen
Anwendungen beim Entwurf, der Anpassung
und der Validierung von elektronischen Steuerungen im Fahrzeug
kontinuierlich zu unterstützen. Auf Kundenwunsch lassen
sich ETKs mit einer offenen XCP-on-Ethernet-Schnittstelle
ausrüsten. Diese so genannten XETKs können ohne Schnittstellenhardware
direkt an den Ethernet-Port eines PC mit der
Prototyping- oder Mess- und Verstell-Anwendung angeschlossen
werden. Im Angebot sind ETKs und XETKs für unterschiedlichste
Mikrocontroller und verschiedene Steuergeräteplattformen.
☐
Weitere Informationen zu Etas finden Sie im Business-Profil auf
der Seite 32.
> MORE@CLICK EEK11294510
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MESSTECHNIK & EMV
ELEKTROMAGNETISCHE FELDER –
NORMEN UND GRENZWERTE
Elektromagnetische Felder (EMF) können natürlich entstehen, etwa durch Gewitterblitze oder
das Erdmagnetfeld. Sie können aber auch durch von Menschen gemachten Quellen erzeugt
werden, wie das z. B. bei Mobiltelefonen oder Elektrogeräten der Fall ist. Der Mensch ist also
einer vielschichtigen Mischung von elektromagnetischen Feldern ausgesetzt. Um deren Einfluss
zu begrenzen, hat man Grenzwerte festgelegt, die Gerätehersteller berücksichtigen müssen.
TEXT: Stefan Kammerl FOTOS: TÜV Süd Product Service
www.EuE24.net/PDF/EEK11294480
Die Elektro-Magnetische Verträglichkeit (EMV) soll gewährleisten,
dass elektronische Geräte zum einen ausreichend
unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen sind
(Störfestigkeit) und zum anderen keine Störungen erzeugen,
bei denen ein bestimmungsgemäßer Betrieb anderer Geräte
nicht möglich ist (Störaussendung). Vereinfacht könnte man
auch vom störungsfreien Betrieb der Geräte in ihrer elektromagnetischen
Umgebung sprechen. Bei der EMF hingegen soll
der Schutz von Personen in elektromagnetischen Feldern sichergestellt
werden.
Grundsätzlich kann man EMF in zwei Bereiche aufgliedern:
In niederfrequente elektromagnetische Felder, wie sie
zum Beispiel durch Haushaltsgeräte, Hochspannungsleitungen
und Computer erzeugt werden, und in hochfrequente elektromagnetische
Felder, zu deren Quellen sowohl Handys und ihre
Basisstationen, als auch Radar, Fernseh- und Rundfunksender
zählen. Der menschliche Körper nutzt elektrische Signale, um
Informationen von Nerven zu übertragen und Körperfunktionen
zu steuern. Niederfrequente elektromagnetische Felder
können diese Informationsübertragung durch Änderung der
Ladungsverteilung beeinflussen sowie durch Induktion Nerven
und Muskelzellen stimulieren. Die Energie hochfrequenter
Felder wird vom Körper absorbiert und in Wärme umgesetzt.
Nach diesem Prinzip arbeitet auch die Mikrowelle, um Lebensmittel
zu erwärmen.
Welche Rechtsgrundlagen wichtig sind
Vor dem Hintergrund des Einflusses von EMF auf den
Menschen wurden Rechtsgrundlagen erarbeitet, die berücksichtigt
und eingehalten werden müssen:
▶ So sollen Produkte, die unter die R&TTE-Richtlinie
(1999/5/EG) und/oder unter die Niederspannungsrichtlinie
(2006/95/EG) fallen, den anwendbaren EMF-Anforderungen
entsprechen. Hierzu sind zahlreiche harmonisierte
Normen in den EU-Amtsblättern für die Niederspannungsrichtlinie
und der R&TTE Richtlinie aufgeführt.
▶ Die Richtlinie 2004/40/EG enthält Mindestvorschriften
zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer
vor der Gefährdung unter Anderem durch elektromagnetische
Felder und wurde am 19.04.2012 durch die Richtlinie
2012/11/EU geändert, so dass nun die Mitgliedstaaten
der EU die RL 2004/40 bis 31.10.2013 in das jeweilige nationale
Recht umgesetzt haben müssen.
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M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 1: Van-der-Hoofden-Prüfkopf
zur Messung der induzierten
Stromdichte nach EN 62493
▶ Daneben gilt in Deutschland seit Januar 1997 die 26. Verordnung
zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes
(26. BImSchV), in der EMF-Grenzwerte für gewerblich
betriebene feststehende Funksendeanlagen,
Stromversorgungsanlagen und Bahnstromanlagen definiert
sind.
▶ Ferner müssen gewerblich genutzte Produkte den EMF-
Anforderungen der Berufsgenossenschaft entsprechen.
BEISPIELE VON EMF-NORMEN INKLUSIVE MÖGLICHEM ANWENDUNGSBEREICH
NORM TITEL ANWENDUNGSBEREICH
EN 62493
EN 62311
EN 50371
(wird zum 01.09.2013 von
der EN 62479 abgelöst)
EN 62479
EN 50364
EN 62233
EN 50360
Beurteilung von Beleuchtungseinrichtungen bezüglich der Exposition von
Personen gegenüber elektromagnetischen Feldern
Bewertung von elektrischen und elektronischen Einrichtungen in Bezug auf
Begrenzungen der Exposition von Personen in elektromagnetischen Feldern
(0 Hz bis 300 GHz)
Fachgrundnorm zum Nachweis der Übereinstimmung von elektronischen
und elektrischen Geräten kleiner Leistung mit den Basisgrenzwerten für die
Sicherheit von Personen in elektromagnetischen Feldern (10 MHz bis 300 GHz)
- Allgemeine Öffentlichkeit
Beurteilung der Übereinstimmung von elektronischen und elektrischen Geräten
kleiner Leistung mit den Basisgrenzwerten für die Sicherheit von Personen
in elektromagnetischen Feldern (10 MHz bis 300 GHz)
Begrenzung der Exposition von Personen gegenüber elektromagnetischen
Feldern von Geräten, die im Frequenzbereich von 0 Hz bis 300 GHz betrieben
und in der elektronischen Artikelüberwachung (en: EAS), Hochfrequenz-Identifizierung
(en: RFID) und ähnlichen Anwendungen verwendet werden
Verfahren zur Messung der elektromagnetischen Felder von Haushaltsgeräten
und ähnlichen Elektrogeräten im Hinblick auf die Sicherheit von Personen in
elektromagnetischen Feldern
Produktnorm zum Nachweis der Übereinstimmung von Mobiltelefonen mit den
Basisgrenzwerten hinsichtlich der Sicherheit von Personen in elektromagnetischen
Feldern (300 MHz bis 3 GHz)
alle allgemeinen Beleuchtungseinrichtungen,
Leuchten, unabhängiges Zubehör von
Beleuchtungseinrichtungen
Fachgrundnorm für alle elektronische und
elektrische Produkte, für die keine EMF-Produkt-
oder Produktfamiliennorm besteht
Fachgrundnorm für elektronische und elektrische
Geräte kleiner Leistung, z. B. Wireless
LAN
Fachgrundnorm für elektronische und elektrische
Geräte kleiner Leistung, z. B. Wireless
LAN
Hochfrequenzidentifizierung (RFID), Elektronische
Artikelüberwachung (EAS) z. B. in
Geschäften / Kaufhäusern, etc.
Haushaltsgeräte, Werkzeuge, Spielzeuge,
öffentlich zugängliche Geräte, etc.
Mobiltelefone, Schnurlostelefone
2 6 2 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

MESSTECHNIK & EMV
Abbildung 2: Messung der EMF
eines Haushaltsgerätes in einer
3-m-Absorberhalle
▶ Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
(BMU) empfiehlt darüber hinaus die Einhaltung
der von der International Commission on Non-Ionizing
Radiation Protection (ICNIRP) erarbeiteten EMF-
Grenzwerte.
Einhaltung der Grenzwerte sicher stellen
In erster Linie sorgen die in der Europäischen Union ansässigen
Hersteller von Geräten für die Erfüllung der EMF-
Anforderungen. Ferner stehen auch die Importeure bzw. Inverkehrbringer
für die Einhaltung der Grenzwerte in der
Pflicht, da auch sie durch die Konformitätserklärung die
Konformität mit den anwendbaren Richtlinien und Normen
erklären und ggf. eine Nachweispflicht gegenüber den prüfenden
Behörden besteht. Beispiele von EMF-Normen inklusive
dem möglichen Anwendungsbereich fasst die Tabelle
zusammen.
Fazit
Für eine Vielzahl elektrischer und elektronischer Geräte
gibt es Anforderungen zur EMF die erfüllt werden müssen, da
durch die Einhaltung der Expositionsgrenzwerte das Risiko
gesundheitsschädlicher elektromagnetischer Felder begrenzt
wird. Mit den Prüfberichten eines akkreditierten Prüflabors
kann der Hersteller die Einhaltung der geltenden rechtlichen
Anforderungen für seine Produkte rasch und einfach auch gegenüber
den ggf. prüfenden Behörden belegen.
Für Hersteller und Inverkehrbringer, die von den EMF-Normen
betroffen sind, ist TÜV Süd Product Service ein geeigneter
Partner. Denn er verfügt über eines der modernsten Prüflabore
für EMV in Europa und ist bestens ausgerüstet, um alle führenden
EMF-Anforderungen prüftechnisch zu erfassen und auszuwerten.
Die aussagekräftigen Prüfberichte und/oder Gutachten entlasten
Kunden und unterstützen diese bei der Nachweisführung
zur Erfüllung aller anwendbaren EMF- und EMV-Anforderungen.
Nicht zuletzt vereinfacht das auch die Konformitätserklärung
des Herstellers bzw. Inverkehrbringers. ☐
Literatur
[1] Link zu TÜV SÜD Product Service, EMV Prüflabor (www.tuev-sued.
de/emv)
[2] Link zum Amtsblatt der EU zur Niederspannungsrichtlinie für
Auflistung der aktuellen Normen (http://ec.europa.eu/enterprise/
policies/european-standards/harmonised-standards/low-voltage/
index_en.htm)
[3] Link zum Amtsblatt der EU zur R&TTE-Richtlinie für Auflistung der
aktuellen Normen (http://ec.europa.eu/enterprise/policies/europeanstandards/harmonised-standards/rtte/)
[4] Link zur Richtlinie 2004/40/EG über die Mindestvorschriften zum
Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer (http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CONSLEG:2004L0040:
20081211:DE:PDF)
[5] Link zur Richtlinie 2012/11/EU zur Änderung der RL 2004/40/EG
(http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:
L:2012:110:0001:0002:DE:PDF)
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2 6 3

M E S S T E C H N I K & E M V
ZUVERLÄSSIG UND EFFIZIENT GESCHÜTZT
In der industriellen Messtechnik werden für diverse Aufgaben NF-Hochleistungsverstärker
eingesetzt. Hohe Ausgangsspannungen und -ströme, niedrige und komplexe Lasten, DC-Betrieb
und schnelle Signalverarbeitung stellen große Anforderungen an die zum Einsatz kommenden
Leistungshalbleiter. Spezielle Schutzschaltungen müssen die Ausgangsstufe ohne nennenswerte
Einschränkungen des zulässigen Betriebsbereiches vor Zerstörung bewahren.
TEXT: Michael Eisenmann FOTOS: Dr. Hubert
www.EuE24.net/PDF/EEK11294490
In diversen Bereichen von Forschung, Entwicklung und
Prüftechnik werden Leistungsverstärker zur Signalverstärkung
eingesetzt. Die Erzeugung von Magnetfeldern oder speziellen
Testsignalen für Material-Prüfplätze und in der EMV-Messtechnik
sind typische Aufgaben. Der Verstärker muss ein breites
Spektrum an Signalformen und Lasten zuverlässig und
dauerhaft bewältigen können. Die Angabe der Dauerleistung
ist an dieser Stelle ernst zu nehmen. Mit den klassischen Audioverstärkern
sind die Anforderungen meist nicht zu erfüllen.
Bei unzulässigen Betriebsbedingungen, wie z. B. hohe Umgebungstemperaturen,
fehlerhafter Verkabelung oder eine
Fehlanpassung am Leistungsausgang, müssen diverse Schutzschaltungen
einen möglichen Totalausfall des Verstärkers verhindern.
In analogen Leistungsverstärkern kommen typischerweise
bipolare Leistungstransistoren im Gegentaktbetrieb zum Einsatz.
Die Forderung an hohe Ausgangsleistungen wird durch eine entsprechende
Anzahl parallel geschalteter Emitterfolger erfüllt.
Dabei wird gerne nach dem Motto verfahren: Viel hilft viel. Die
maximal erreichbare Ausgangsleistung hängt von diversen
Grenzdaten des Leistungstransistors ab, die insbesondere bei
komplexen Lasten mit einem hohen Blindleistungsanteil schnell
erreicht sind. Auch der für Bipolartransistoren typische Anstieg
der Verlustleistung mit steigender Frequenz muss berücksichtigt
werden. Die so genannte „Safe Operation Area (SOA)“ charakterisiert
den sicheren Arbeitsbereich der Transistoren.
Abbildung 1 zeigt beispielhaft den zulässigen Betriebsbereich
aus dem Datenblatt der MJ1400x Leistungstransistoren-
Familie bei verschieden Betriebsarten und einer Gehäusetemperatur
von Tc = 25 °C . Begrenzt wird die SOA durch die Kollektor-Emitter-Durchbruchspannung
U ceo
, den maximalen
Kollektorstrom I cmax
(wire bond limit), die maximale thermische
Verlustleistung P vmax
(thermal limit) und die Grenze zum
Durchbruch der 2. Art U cebr
(second breakdown limit) [2]. In
diesem Bereich fällt die maximale Verlustleistung mit steigender
U ce
. Zu beachten ist auch die zeitliche Varianz der Grenzwerte:
Schneller Impulsbetrieb erlaubt den Betrieb mit annähernd
maximalem I c
und maximaler U ce
.
Anforderungen an Ansprechbedingungen
Auf der Grundlage der SOA lassen sich die wesentlichen
Anforderungen an die Ansprechbedingung der Schutzschaltung
für jeden Leistungstransistor in der Ausgangsstufe des
Leistungsverstärkers formulieren:
▶ Begrenzung des Kollektorstroms und der Kollektor-Emitter-Spannung,
▶ Begrenzung der thermischen Verlustleistung,
▶ Berücksichtigung von Temperatur- und Zeitvarianz der
Grenzwerte,
▶ hohe Bandbreite,
▶ effiziente Nutzung des zulässigen Arbeitsbereiches,
2 6 4 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

MESSTECHNIK & EMV
Abbildung 1: Ausgangskennlinienfeld
Safe Operation Area
▶ keine Einschränkung der Übertragungseigenschaften des
Leistungsverstärkers.
Die typischen Schutzschaltungen basieren auf temperaturund
zeitvarianten analogen Strombegrenzerschaltungen mit
stückweise linearer Approximation an den SOA-Grenzbereich
[1]. Das thermische Verhalten der Leistungstransistoren wird
näherungsweise analog simuliert und durch einen thermischen
Sensor ergänzt. Kollektorstrom und Kollektor-Emitter-Spannung
werden erfasst und mit eingestellten Referenzwerten verglichen.
Die Überschreitung der Sollwerte aktiviert die Schutzschaltung
und trennt den Leistungsverstärker von der Last.
Der Sensor befindet sich üblicherweise in der Nähe eines
Leistungstransistors auf dem gemeinsamen Kühlkörper. Die
thermische Kopplung von Sensor und allen beteiligten Leistungshalbleitern
ist jedoch auf Grund der räumlichen Trennung
und den unterschiedlichen Temperaturverhältnissen auf
dem Kühlprofil nur für langsame Vorgänge hinreichend genau.
Die Limitierung des maximalen Ausgangsstroms (z. B. bei
Kurzschluss) basiert häufig auf eine Begrenzung der Steuerspannung
an den Leistungstransistoren. Dies kann jedoch bei
hohen Signalimpulsen im ungestörten Betrieb zu unerwünschter
Beeinflussung der Signalqualität führen. Um eine hohe Betriebssicherheit
und Signalqualität des Leistungsverstärkers zu
gewähren, muss zu Lasten der Effizienz genügend Abstand
zum Grenzbereich eingeräumt werden.
Eine elegante und akkurate Möglichkeit die thermischen
Vorgänge auf dem Halbleiter zu erfassen, bieten Leistungstransistoren
der Thermal-Trak-Familie von ON Semiconductor [4].
Thermal-Trak-Familie
Eine integrierte, elektrisch isolierte Diode sitzt in unmittelbarer
Nähe des Leistungs-Chips auf einem gemeinsamen Wärmeleiter
(Header) im 5-poligen TO-264 Gehäuse. Die enge thermische
Kopplung ermöglicht eine schnellere Erfassung der
Transistor-Gehäusetemperatur mit Hilfe der temperaturabhängigen
Diodenspannung U D
. Die Reaktionszeit auf Temperaturänderungen
des gemeinsamen Wärmeleiters liegt bei 35 Millisekunden
und ist ca. um den Faktor 10 geringer als die Zeitkonstante
des Halbleitergehäuses. Abbildung 2 zeigt ein neues
Konzept zur Erfassung und Berechnung der Transistorgrenzwerte
I cmax
am Beispiel einer komplementären Leistungsstufe
mit vier Emitterfolgern. Zu Gunsten der Übersicht ist nur die
NPN-Seite dargestellt.
Mit dem Current-Sensor wird der kumulierte Transistor-
Kollektorstrom I c
gemessen, mit einem Spitzenwertdetektor
gleichgerichtet und einem A/D-Wandler-Port des Mikrocontrollers
zugeführt. Durch sinnvolles Wärmemanagement und
Selektion lässt sich eine hinreichend gleiche Stromverstärkung
der Leistungstransistoren erzielen. Bei geringer Toleranz der
Emitterwiderstände ist somit von einer gleichmäßigen Vertei-
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M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 2: Blockschaltbild zur Erfassung der Transistorgrenzwerte
lung des Kollektorstroms auszugehen. Die momentane Kollektor-Emitter
Spannung U ce
wird aus der Differenz von Betriebsspannung
und Ausgangsspannung ermittelt, gleichgerichtet
und einem weiterem A/D-Wandler-Port zugeführt. Eine vom
Mikrocontroller gesteuerte Stromquelle speist in die parallel
geschalteten Dioden der Leistungshalbleiter einen Gleichstrom
I d
. Die an den Dioden abfallende, temperaturabhängige Spannung
wird von einem dritten A/D-Wandler-Port erfasst und
aus der Diodenkennlinie die Temperatur berechnet. Die Einspeisung
mit zwei unterschiedlichen Strompegeln erhöht die
Genauigkeit der Temperaturberechnung.
Die wichtigsten Betriebsgrößen I c
, U ce
und T c
stehen nun in
der digitalen Domäne für weitere Auswertungen zur Verfügung.
Die aktuelle Verlustleitung P v
= I c
*U ce
wird berechnet und mit
den von U ce
und T c
abhängigen Grenzwerten verglichen. Näherungsweise
gilt für den Power Deraring Factor [2]:
Im Bereich U ce
U cebr
fällt die zulässige Verlustleistung um den
Faktor 0,05 pro 10 °C mit steigender T c
. Die Grenzwerte I cmax
und U cemax
werden dem Datenblatt entnommen und in den entsprechenden
Tabellen hinterlegt. Bei Überschreitung bereits
von einem der zulässigen Grenzwerte I cmax
, U cemax
und P vmax
wird der Betrieb limitiert oder der Verstärker von der Last getrennt
und stumm geschaltet.
Mit dem vorgestellten Konzept ist man zur richtigen Zeit
am richtigen Ort. Die zeitnahe Kenntnis über die augenblickliche
Temperatur der Leistungshalbleiter ermöglicht einen zuverlässigen
und effizienten Schutz der Ausgangsstufe. Eine
optimale Dimensionierung der Schutzschaltung ermöglicht
den Normalbetrieb des Leistungsverstärkers ohne Beeinflussung
der Signalqualität. In Abhängigkeit von der Signalform
können die maximalen Betriebsdaten der Leistungstransistoren
ausgeschöpft werden. ☐
Literatur
[1] Mendenhall, Eric; „Audio Power Amplifier Output Stage Protection“;
AES 113th Convention, October 2002
[2] Schulz, Warren; „Power Transistor Safe Operation Area“; On
Semiconductor, AN875, December 2002
[3] Cordell, Bob; „Designing Audio Power Amplifiers“; McGraw Hill, 2011
[4] Busier, Mark; „ThermalTrak Audio Output Transistors“; On
semiconductor, Application Note AND8196, February 2005
Weitere Informationen zu Dr. Hubert finden Sie im Business-
Profil auf der Seite 42.
> MORE@CLICK EEK11294490
2 6 6 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

MESSTECHNIK & EMV
MOBILE ARBEITSMASCHINEN
SIMULTAN ORTEN UND ANSTEUERN
Derzeit erfolgt in der Industrie die Steuerung von technischen Anlagen in der Regel noch drahtgebunden
oder über Glasfasern. Um Produktionsabläufe flexibler zu machen, hat das KIT ein
Systemkonzept entwickelt, das sowohl eine drahtlose Steuerung als auch eine Positionsbestimmung
von Transportsystemen, mobilen Robotern und Fertigungsanlagen mittels Ultrabreitband-
Technologie ermöglicht.
TEXT: Lukasz Zwirello, Tom Schipper, Steffen Dosch, Jürgen Fleischer, Thomas Zwick FOTOS: KIT IHE
www.EuE24.net/PDF/EEK11294520
Der Wunsch im industriellen Umfeld nach einer verbesserten
Variantenflexibilität bei sinkenden Stückzahlen und verkürzten
Produktlebenszyklen erfordert eine Steigerung der
Wandlungsfähigkeit, Flexibilität und eine höhere Rekonfigurierbarkeit
von Fertigungsanlagen. Um diesem Wunsch gerecht
zu werden, bietet sich wegen der hohen Flexibilität der
Einsatz von Funktechnik zur Steuerung der Fertigungsanlagen
an. Die Etablierung von Funktechnik in der industriellen Fertigung
war jedoch aufgrund der ungünstigen Ausbreitungsbedingungen
für Funksignale bisher nicht erfolgreich. Schwierigkeiten
verursachen dabei besonders Fertigungsstraßen und
Fabrikanlagen, die aufgrund ihrer äußeren Struktur zu massiver
Mehrwegeausbreitung führen, was wiederum starke Signaleinbrüche
(Schwund) zur Folge hat.
Dieser Schwund (engl. Fading) macht eine zuverlässige
drahtlose Steuerung mittels herkömmlichen, schmalbandigen
Funkstandards, wie z. B. das IEEE 802.15.4, unmöglich. Die
bisherigen Lösungen zur gleichzeitigen Ansteuerung und Ortung,
von beispielsweise fahrerlosen Transportsystemen (FTS),
basieren meist auf der Fusion von mehreren Technologien,
z. B. auf in der Fahrbahn verlegten Induktionsschleifen. Diese
erlauben zwar eine Kommunikation, erzwingen jedoch feste
Routen. Kamerasysteme ergänzen ein solches System und nutzen
Markierungen in der Umgebung um eine Lokalisierung
durchzuführen. Ein Kamerasystem alleine erlaubt wiederum
keine praktikable Kommunikation. Als Alternative zu den auf
Bildverarbeitung basierenden Ansätzen finden im Bereich Lokalisierung
auch Laser- und Ultraschallsysteme Einsatz, die
aber über stark eingeschränkte Möglichkeiten bezüglich der
Datenübertragung verfügen.
Mitte des letzten Jahrzehnts wurde die Weiterentwicklung
des WLAN-Systems mit Nachdruck vorangetrieben. Das Ziel
war dabei die Optimierung auf die in der industriellen Umgebung
vorherrschende Verhältnisse [1]. Dieses System bietet
trotz einer performanten Datenübertragung nicht die geforderte
Lokalisierungsgenauigkeit, die für ein FTS vorgesehen
ist (gewünscht sind hier 10 cm und besser). Der Grund dafür
ist die verwendete Ortungsmethode. Diese basiert auf der Messung
der Empfangssignalstärke (received signal strength, RSS)
an einem oder mehreren Access-Points. Bevor das System einsatzfähig
ist, müssen die verfügbaren Empfangsleistungen innerhalb
des Einsatzbereiches im Rahmen einer Messkampagne
bestimmt werden. Während des Betriebs werden die aktuellen
Messwerte mit den gespeicherten Messungen verglichen und
die Position geschätzt. Dies bietet eine Genauigkeit in der Größenordnung
von 1 m und ist in dynamisch veränderlichen Umgebungen,
wie Produktionshallen, unzuverlässig. Der zuvor
erstellte Datensatz von Empfangsleistungen muss für einen
zuverlässigen Einsatz immer aktuell gehalten werden. Einen
Ausweg bietet die Ultrabreitband-Technologie (UWB). Diese
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M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 1: Vergleich der UWB-Ausbreitung (oben,
3,1 bis 10,6 GHz) mit der WLAN-Ausbreitung (unten,
5,2 GHz, 20 MHz Bandbreite) in einem Büroraum
bei gleicher Sendeleistung und omni-direktionalen
Antennen.
belegt das Spektrum von 3,1 bis 10,6 GHz und ist durch die USamerikanische
Federal Communications Commission (FCC)
seit Februar 2002 zur lizenzfreien Nutzung freigegeben. Seitdem
erfahren UWB-Systeme einen enormen Entwicklungsschub.
Alternative Ultrabreitband
UWB verspricht eine hochratige Nahbereichskommunikation
als auch die Möglichkeit zur Objektpositionierung – dank
der sehr feinen zeitlichen Auflösung von Signalen. In der zweiten
Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde sie ausschließlich in
hochspeziellen Anwendungen wie Radarsystemen eingesetzt.
Die Forschungsarbeiten in der vergangenen Dekade haben zudem
gezeigt, dass für UWB der störende schnelle örtliche bzw.
zeitliche Schwund nicht existiert. In Abbildung 1 ist dies durch
den Vergleich zwischen WLAN und UWB gezeigt. Für ein
WLAN-System ist der Schwund (Fading) deutlich sichtbar. In
komplexen Umgebungen mit starken Reflexionen von Maschinen,
Fahrzeugen, Blechen usw. sind die Einbrüche nochmals
stärker ausgeprägt. Die Ursache dafür ist die schmalbandige
Ausbreitung und die damit verbundene regelmäßige Überlagerung
gegenphasiger Signale bei WLAN-Signalen. Heute kann
dieser Effekt nur mit mehrkanaligen, sehr aufwändigen Empfangssystemen
kompensiert werden. UWB bietet dank der hohen
Bandbreite daher gerade in Fertigungsumgebungen eine
sehr attraktive Alternative. Je nach Regulierung kann eine
Bandbreite zwischen 2,5 bis 7,5 GHz verwendet werden. Durch
die von der FCC vorgegebene Leistungslimitierung ist der typische
Anwendungsradius derartiger Systeme auf Entfernungen
in der Größenordnung von 10 bis 30 Metern begrenzt.
Gleichzeitig ist dadurch die auftretende spektrale Leitungsdichte
so gering, dass bereits bestehende schmalbandige Funksysteme
durch die eingesetzten Puls-Signale nicht gestört werden
können, was Abbildung 2 belegt.
Wie zuvor bemerkt: die alleinige Positionsbestimmung von
mobilen Einheiten (ME) anhand gemessener Leistungswerte
ist nicht sinnvoll. UWB kann dank kurzer Pulse von nur wenigen
hundert Pikosekunden Länge eine hohe Zeitauflösung bieten,
und es lassen sich wesentlich mehr Information aus den
Laufzeitmessungen gewinnen [2]. Um den Vorteil von UWB
zu nutzen, ist eine Infrastruktur nötig, die sich aus mehreren,
in der Zielumgebung fest installierten, räumlich verteilten Basisstationen
(BS) zusammensetzt, und durch ein Leitrechner
kontrolliert werden. Nun sind drei Messmethoden denkbar:
1) Bestimmung der absoluten Signalankunftszeit (TOA, time
of arrival): Hier werden, ähnlich wie in einem GPS-Navigationssystem,
die absoluten Signallaufzeiten zwischen der
ME und allen BS gemessen, die wiederum zur ME-BS-Entfernung
proportional sind. Diese Distanzen lassen sich als
Radien von Kugel interpretieren, deren Mittelpunkte die
BS sind – der Schnittpunkt aller Kugeln gibt die Position
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MESSTECHNIK & EMV
Abbildung 2: Gemessene Spektrale Leistungsdichte
(PSD) in einer Lagerhalle bei aus- und eingeschaltenem
UWB-Sender in 5 m Distanz.
der ME an. Im TOA-Fall ist die Ermittlung der Position aus
den Messwerten zwar einfach, jedoch wird vorausgesetzt,
dass alle BS und ME synchronisiert sind, was kaum praktikabel
ist.
2) Bestimmung der relativen Signalankunftszeit (TDOA, time
difference of arrival): In diesem Fall werden nicht die absoluten,
sondern die relativen Laufzeiten im Bezug auf eine
BS berechnet. Hier entfällt das BS-ME-Synchronisationsproblem
und es reicht, wenn die BS untereinander synchron
arbeiten. Aus den Zeitdifferenzen resultieren jetzt
Hyperboloiden statt Kugeln, deren Schnittpunkt es zu berechnen
gilt.
3) Bestimmung des Signalankunftswinkels (AOA, angle of arrival):
Hier sind in jeder BS mehrere, Empfängereinheiten
integriert, die dicht benachbart sind. Abhängig von der
Ankunftsrichtung des Signals werden die Pulse mit zeitlichem
Versatz empfangen, wobei die Verzögerung in direktem
Bezug zum Winkel steht. Kenntnis über den Winkel
ermöglicht die Berechnung einer Geraden, die durch die
ME und BS Punkte verläuft. Hierzu sind mindestens zwei
BS nötig. Die ME-Position ergibt sich aus dem Schnittpunkt
der Geraden.
Von den oben genannten Verfahren ist die zweite Methode
die robusteste und vergleichsweise einfach in der Implementierung.
Die Ortung mobiler Fertigungsanlagen ist nun zeitgleich
mit einer praktikablen Kommunikation möglich, wobei die
Nutzinformationen (logische „null“ und „eins“) im zeitlichen
Abstand zweier Pulse kodiert sein können. Mehrere ME werden
dabei durch die nutzerspezifischen Kodes adressiert und getrennt
[3].
Stationen geometrisch anordnen
Bei der Verteilung der BS im Szenario soll besonders auf
die geometrische Anordnung der Stationen geachtet werden,
da dies, wie bei Satellitennavigationssystemen, einen direkten
Einfluss auf die erreichte Ortungsgenauigkeit hat. Eine Methode
zur Betrachtung der BS-Konstellationsgüte ist die Analyse
der DOP-Werte (eng. dilution of precision) [4]; je kleiner die
DOPs sind und umso gleichmäßiger verteilt, desto kleiner die
Streuung der Messwerte und besser die Genauigkeit.
Beim Aufbau eines derartigen Systems müssen noch weitere
Aspekte berücksichtigt werden. Ein Beispiel ist die richtungsabhängige,
durch Antennen verursachte, Verzögerung
der Pulse [5]. Diese bewegt sich zwar nur im Bereich von wenigen
zehn Pikosekunden, kann jedoch zu einer Verschlechterung
der Positionslösung um mehrere Zentimeter führen.
Das aufgebaute System ermöglicht eine zuverlässige Datenübertragung
bis zu einer Entfernung von 25 m, bei einer Lokalisierungsgenauigkeit
von 5 cm in horizontaler Richtung. Abbildung
3 zeigt ein Modell der Produktionshalle, in der die
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M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 3: Hallenmodel mit verteilten
Basisstationen (rote Punkte), der Referenzroute
(rote Linie) und die mittels
TDOA-Methode berechneten Positio-
(blaue Marker).
nen
Messungen durchgeführt wurden. Rote Punkte repräsentieren
BS, die rote Linie stellt die Referenzroute dar und blaue Marker
geben die mit Hilfe von UWB TDOAs berechneten Positionen
an. Eine sehr gute Korrelation der UWB-Lösung und der echten
Positionen ist hier deutlich zu erkennen.
In sehr komplexen Indoor-Szenarien kann unter Umständen
eine hohe BS-Zahl nötig sein, um einen flächendeckenden
Empfang zu gewährleisten (min. 4 BS für Lokalisierungszwecke).
Dem kommen eine einfache Hardwarearchitektur und
billige Sende-/Empfangseinheiten entgegen. Aber auch die Fusion
mit anderen autonomen Systemen ist möglich. Aufgrund
immer günstiger werdender Beschleunigungssensoren, ist es
z. B. denkbar, das UWB-Lokalisierungssystem mit einem inertialen
Navigationssystem (INS) zu koppeln. Das auf Beschleunigungssensoren
basierende INS, alleine eingesetzt, weist binnen
weniger Sekunden eine hohe Ungenauigkeit auf. Eine
Kombination von UWB TDOA und einem INS würde die Vorteile
beider Systeme nutzen: die Langzeitstabilität von UWB
und die Kontinuität der Navigationslösung des INS. Auf diese
Weise kann sogar bei wenigen BS die Genauigkeit gesteigert
werden [6].
Zusammenfassung
Das entwickelte Systemkonzept erlaubt sowohl eine drahtlose
Steuerung als auch eine Positionsbestimmung von Transportsystemen,
mobilen Robotern und Fertigungsanlagen mittels
Ultrabreitband-Signalen. Dadurch werden künftig völlig
neuartige, flexible Produktionsabläufe ermöglicht. Vom Ein-
satz dieses UWB-Systems könnten potenziell alle Anwendungen
profitieren, bei denen Ortungsbedarf besteht und gleichzeitig
Datenkommunikation gefordert ist. Ein Anwendungsbeispiel
wären intelligente Parkhäuser mit einer automatischen
Führung von Autos zu freien Parkplätzen. Ein weiteres, aktuell
laufendes Forschungsprojekt, erreicht eine Ortungsgenauigkeit
innerhalb einer Industriehalle von nur wenigen Zentimetern
[3]. ☐
Literatur
[1] www.innovations-report.de/html/berichte/informationstechnologie/
bericht-52310.html
[2] Gezici, S.; Tian, Z.; Giannakis, G.V.; Kobaysahi, H.; Molisch, A.F.;
Poor, H.V.; Sahinoglu, Z., „Localization via Ultra-Wideband Radios: A
Look at Positioning Aspects for Future Sensor Networks“, IEEE Signal
Processing Magazine, ISSN: 1053-5888, Vol. 22, Issue 4, pp. 70-84, July
2005
[3] Laney, D.C.; Maggio, G.M.; Lehmann, F.; Larson, L.; „Multiple access
for UWB impulse radio with pseudochaotic time hopping,“ IEEE
Journal on Selected Areas in Communications, vol.20, no.9, pp. 1692-
1700, Dec 2002, doi: 10.1109/JSAC.2002.805062
[4] Zwirello, L.; Schipper, T.; Harter, M.; Zwick, T.; „UWB Localization
System for Indoor Applications: Concept, Realization and Analysis”,
Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 2012, Article ID
849638, doi:10.1155/2012/849638
[5] Zwirello, L.; Reichardt, L.; Li, X.; Zwick, T.; „Impact of the antenna
impulse response on accuracy of impulse-based localization systems,“
6th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP),
March 2012, doi: 10.1109/EuCAP.2012.6206489
[6] Ascher, C.; Zwirello, L.; Zwick, T.; Trommer, G.; „Integrity monitoring
for UWB/INS tightly coupled pedestrian indoor scenarios,“ International
Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN),
Sept. 2011, doi: 10.1109/IPIN.2011.6071948
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MESSTECHNIK & EMV
SCHNELLER REIF FÜR DEN MARKT
Um Engpässe im Entwicklungsprozess zu eliminieren und eine schnelle Marktreife zu gewährleisten,
setzen Entwicklungsabteilungen heute auf Scanner für die elektromagnetische Störaussendung
im äußersten Nahfeld. Mittels eines Laborsystems ermöglichen Messungen Entwicklern
eine umgehende Anzeige des Störaussendungsprofils auf dem PC. Sie können durch die dreidimensionalen
und spektralen Graphen in Echtzeit sofort auf die exakte Lage sowie die Spektraleigenschaften
der Störer schließen.
TEXT: Stèphane Attal, Konrad Walch FOTOS: EMCO Elektronik www.EuE24.net/PDF/EEK11294470
Messungen im äußersten Nahfeld ermöglichen Schaltungsentwicklern
entwicklungsbegleitende Vorserientests sowie das
Lösen von EMV-Problemen, ohne auf die Ergebnisse aus einer
echten EMV-Prüfung (z. B. in einer EMV-Halle) warten zu
müssen. EMV-Prüfungen in einer EMV-Halle führen nicht
selten zu zeitlichen Verzögerungen von Stunden bis hin zu Tagen,
da meist eine andere Fachabteilung oder gar ein Dienstleister
hierfür konsultiert werden muss.
In dem nachfolgend skizzierten Beispiel soll zunächst ein
Emissionsprofil einer bestückten Leiterplatte, ohne Aktivierung
des Spread-Spectrum-Clock-Generation(SSCG)-Frequenzspreizungsverfahren,
evaluiert werden. Der zweite Test
zeigt das Ergebnis der gleichen Baugruppe mit aktiviertem
SSCG. Die Ergebnisse bestätigen die Wirksamkeit des neuen
Designs, dokumentieren die Vorteile, führen zu einer Beschleunigung
der Marktreife und erzielten einen „Wow“-Eindruck
bei Kunden.
Abtast-Technologie
Schnelle magnetische Scanner für Messungen im äußersten
Nahfeld ermöglichen die Messwertaufnahme sowie visuelle
Darstellung dreidimensionaler Feldverteilung in Echtzeit.
Chiphersteller und Schaltungsentwickler können mit einem
Scanner Leiterplatten beliebiger Größe abtasten und konstante
als auch zeitbasierte Störquellen im Frequenzbereich 50 kHz
bis 4 GHz aufzeichnen. Durch diese Abtast-Technologie lässt
sich eine Vielzahl von elektromagnetischen Layoutfragen –
einschließlich Filterung, Schirmung, Stromführung, Störfestigkeit
und Breitband-Rauschen – schnell und zuverlässig auflösen.
Während jedes neuen Leiterplattenlayouts zählt es für Entwickler
und Ingenieure die jeweiligen Störquellen zu finden,
zu charakterisieren und zu adressieren, um die gestellten Anforderungen
nachfolgender Abnahmemessungen erfolgreich
zu bestehen. Ideales Einsatzgebiet für die thematisierten Scanner
sind Baugruppen für hohe Datenraten, für hohe Leistungen,
mit hoher Integrität oder Komplexität. Um die Lokalisierung
des oder der Störer zu vereinfachen, bietet das Scannersystem
die Möglichkeit das Emissionsprofil dreidimensional
über ein Gerber-Format darzustellen.
Nach Einbindung erforderlicher Abhilfemaßnahmen (Redesign),
erhält der Entwickler durch einen schnellen Scan
sofort eine quantitative Aussage über die Wirksamkeit der
vorgenommenen Änderung. Das Scannersystem besteht aus
einem Scannerboard, einem kompakten Adapter sowie der
gerätespezifischen Software. Ein zusätzlicher Spektrumanalysator
(meist kundenseitig vorhanden) sowie ein PC komplettieren
das System. Das Scannerboard (Zeichenbrettformat)
verfügt über 2.436 Rahmenantennen (Spulen), verschaltet
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2 7 1

M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 1: Störaussendungsprofil ohne SCCG
Abbildung 2: Störaussendungsprofil mit SCCG
über einen elektronischen Schalter in ein Feld von 1.218 H-
Feld-Sonden (Magnetfeld) mit einer Auflösung von 3,75 mm.
Der maximale Frequenzbereich des Systems liegt bei 50 kHz
bis 4 GHz (Freischaltung über optionale Softwareschlüssel).
Das Beispiel anhand SSCG
Ein namhafter Halbleiterhersteller implementierte SSCG
auf dem parallelen Deserializer-Bus. Das SSCG-Verfahren bietet
durch Spreizung eines einzelnen hohen Taktsignals in eine
Vielzahl von vergleichsweise schwachen Störsignalen über ein
breites Frequenzband die Möglichkeit, Emissionen zu reduzieren
und somit die Einhaltung von Normen der elektromagnetischen
Verträglichkeit sicherzustellen. Wie in Abbildung 3
dargestellt, erfolgt die Frequenzänderung um die Nennfrequenz
(f0 = Taktfrequenz). Dieses Verfahren wird als „Center
Spread Modulation“ bezeichnet. Die Spreizung des Spektrums
liegt bei ±1 Prozent (fdev). Auf der Empfängerseite des parallelen
Busses modulieren die Ausgänge das Taktsignal und das
Datenspektrum über die Zeit mit einem Modulationsgrad im
kHz-Bereich (fmod). Der entstandene SerDes-Chipsatz zielt
auf die Automobilindustrie, die erst kürzlich die Anforderungen
an elektronische Baugruppen mit niedrigen Störspektren
herausgab. Der Chip-Hersteller war außerordentlich bemüht
eine quantitative Beweisführung zur Funktion des SSCG-Verfahrens
(Reduktion des Störaussendungsprofils) für seine Automobilkunden
zu finden. Hierfür wurde der Prüfling (DUT)
zunächst mit deaktiviertem SSCG auf den hauseigenen Scanner
platziert, die Stromversorgung sichergestellt und das Störaussendungsprofil
am PC aufgenommen. Anschließend wurde
eine Vergleichsmessung, diesmal mit aktiviertem SSCG-Verfahren,
durchgeführt. Das Nahfeld-Scannersystem generiert
sowohl die Störaussendungsprofile im Spektral- als auch 3D-
Modus. Durch die Überlagerung des drei-dimensionalen Störaussendungsprofils
auf die zugehörige Gerberdatei können die
Ergebnisse (Störquellen) direkt den entsprechenden Komponenten
zugewiesen werden. Abbildung 1 zeigt das Störaussendungsprofil
des DUT mit deaktiviertem SCCG.
Zum Vergleich: In der Abbildung 2 mit aktiviertem SSCG
sieht man die deutliche Reduktion der Störaussendungen sowohl
im 3D- als auch im Spektralmodul.
Nach dem Vergleich der Testergebnisse zeigt sich, dass sich
das beschriebene Nahfeld-Scannersystem und dessen Messverfahren
ideal für die quantitative Beweisführung eignen.
Durch den Einsatz des SSCG-Verfahrens konnte eine drastische
Reduktion des Störaussendungsprofils erreicht werden.
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M E S S T E C HNIK & EMV
Wie gut kennen Sie
Ihren DC/DC Wandler?
Mit dem
Vektor-Netzwerkanalysator
Bode 100 und den Picotest
Signalinjektoren messen sie
ganz einfach:
Abbildung 3: Prinzipdarstellung SCCG
Reglerstabilität
PSRR
Eingangs- und
Ausgangsimpedanz
Rückflussdämpfung
Übersprechen zwischen
Reglern
Filterstabilität
...
Eine der größten Herausforderung, die an Elektrotechnikingenieure
in der Automobilbranche aktuell gestellt wird, ist
die Reduktion von Störaussendungen. Auch deshalb staunten
die Automobilkunden des Chipherstellers bei der Präsentation
der oben gezeigten Ergebnisse nicht schlecht und zeigten sich
äußerst interessiert an der verwendeten Messtechnik. Jedes
Verfahren zur Reduktion von Störaussendungen – hier das
SSCG-Verfahren – führt für die elektronische Baugruppe zu
einer schnelleren Marktreife, ohne zusätzliche Abschirmung
bei gleichzeitig geringeren Gesamtkosten.
Zwei Faktoren beeinflussten maßgeblich den schnellen
Marktreifeprozess, des in diesem Beispiel herangezogenen
Chipsatzherstellers durch Verwendung des Nahfeld-Scannersystems:
1. Durch den Einsatz des Scannersystems ergaben sich keine
Wartezeiten oder Notwendigkeiten von Prüfungen in einer
EMV-Halle.
2. Zudem konnten die hochvisuellen, dreidimensionalen und
spektralen Testergebnisse den Genehmigungsprozess von
Kundenseite beschleunigen. ☐
Applikationsschriften und
Anwendungsbeispiele
finden Sie auf:
www.omicron-lab.com/dc-dc
Vektor-Netzwerkanalysator Bode 100 (1 Hz – 40 MHz)
und Future.Pad Tablet PC von www.ibd-aut.com
M E S S T E C H N I K &
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Weitere Informationen zu EMCO Elektronik finden Sie im Business-Profil
auf der Seite 31.
> MORE@CLICK EEK11294470
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Smart Measurement Solutions

M E S S T E C H N I K & E M V
INFORMATIONEN AUS DEM DATENSTROM
Entwickler von HF- und Mikrowellen-Produkten sind mit vielen anspruchsvollen Testszenarien konfrontiert.
Die Herausforderungen wachsen, wenn es um komplexe Signalisierverfahren oder den
Betrieb in verrauschten Umgebungen geht. Kommen noch unvorhersehbare Unterbrechungen dazu,
reichen typische Messmethoden zur Fehlersuche nicht mehr aus. Stattdessen sind neue Werkzeuge
und Verfahren nötig. Einer dieser Ansätze basiert auf dem Konzept des Datenstreamings.
TEXT: David Murray, Joan Gibson, Spiro Moskov FOTOS: Agilent Technologies
www.EuE24.net/PDF/EEK11294540
Testkonfigurationen auf der Basis des Datenstreamings erfassen
kontinuierlich digitalisierte Daten und speichern sie in
Halbleiterspeichern (SSD) oder Plattenspeichern (HDD). Danach
lassen sich die lückenlos erfassten Daten auf mehrere Arten
bearbeiten und detailliert analysieren.
Dieser Beitrag skizziert die messtechnischen Herausforderungen
des Validierens komplexer HF-Designs und präsentiert
eine PXI-basierte Streaming-Lösung mit großer Bandbreite
und lückenloser Datenerfassung. Es wird gezeigt, dass sich
eine brauchbare Lösung auf Grundlage einiger weniger Schlüsselspezifikationen,
die unmittelbar die Systemkonfiguration
beeinflussen, aufbauen lässt.
Die Herausforderungen definieren
Die drei Schlüsselfaktoren bei der Analyse sporadischer
Fehler sind: Lücken im Datensatz, Speicherkapazität sowie die
Werkzeuge für die anschließende Bearbeitung und Analyse.
Lücken in den gemessenen Daten sind ein Nebeneffekt typischer
Instrumentierungs-Architekturen mit begrenzter interner
Speicherkapazität. Sie können bei breitbandigen Messungen
oft nur einige wenige Mikro- oder Millisekunden erfassen.
Jedes Mal, wenn der Messprozess zurückgesetzt wird
und neu startet, entsteht eine Lücke, in der keine Daten erfasst
werden. Das ist bei der Suche nach nicht reproduzierbaren (in-
termittierenden) Fehlern problematisch, weil das gesuchte Ereignis
genau in diesem Zeitraum stattfinden könnte.
Selbst wenn eine lückenlose Datenerfassung erreichbar ist,
limitiert die verfügbare Speicherkapazität die Datenerfassung
oft auf einige wenige Sekunden. Abhilfe schaffen größere interne
Speicher, größere Plattenspeicher im PC und Verbindungen
zu externen Speichermedien wie etwa Plattenlaufwerken
mit großer Kapazität. Sobald ausreichend große Mengen lückenlos
erfasster Daten vorliegen, gilt die Aufmerksamkeit den
Werkzeugen zur Bearbeitung und Analyse der Daten. Sie sollten
es dem Entwickler ermöglichen, auf die erfassten Daten
zuzugreifen, interessierende Bereiche zu lokalisieren und verschiedene
Messungen an den Daten vorzunehmen.
Die Lösung skizzieren
Drei mögliche Systemkonfigurationen eignen sich besonders
für das Streaming sowie die Bearbeitung und Analyse der
Daten:
▶ Datenstreaming zum Hostrechner, beispielsweise einem
internen oder externen PC
▶ Datenstreaming zu einem Disk-Array über einen RAID-
Controller
▶ Datenstreaming zu einem Digitalen Signalprozessor über
den PXI-Systembus
2 7 4 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

MESSTECHNIK & EMV
Abbildung 1: Eine virtuelle Gerätefront
(Soft Front Panel) erlaubt die schnelle Einstellung
der Parameter für Messung und Streaming.
Die optimale Lösung richtet sich nach den Details des Testszenariums
wie Frequenzbereich und Signalbandbreite, Abtastrate
und Auflösung sowie zu erwartende Erfassungszeit. Diese
Parameter haben einen Multiplikationseffekt: Je größer die
Werte, desto größer die Anforderungen an die Datentransferrate
und die Speicherkapazität.
Als Beispielszenarium sollen hier die Anforderungen für
100 MHz Streaming-Analogbandbreite und 125 MSamples/s
komplex bei 12-Bit-Auflösung dienen. Die Daten werden entweder
im Hostprozessor oder einem externen RAID-Array abgelegt.
Ein passendes System bauen
Eine mögliche Lösung ist der Einsatz eines PXI-basierten
Vektor-Signalanalysators (VSA) mit Streaming-Fähigkeit. Das
System beinhaltet eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) zur
Steuerung der Signalerfassung, ein Datenauswertungsprogramm
zur Signalidentifizierung sowie die Verbindung zu einer
Vektor-Signalanalyse-Software zur detaillierten Datenanalyse.
Während der Stream-Erfassung landen die Daten zunächst
im Halbleiterspeicher (RAM) des Digitizers. Anschließend
werden sie über den schnellen PCIe-Bus in einen zirkularen
RAM-Pufferspeicher des Controllers geschoben und weiter in
das endgültige Speichermedium kopiert. Um eine lange lückenlose
Datenerfassung zu gewährleisen, muss der Datentransfer
vom Digitizer über den Controller zum Speicher
schneller erfolgen als der Digitizer neue Daten erfassen kann.
Wichtig ist die Wahl des endgültigen Speichermediums.
Ein typisches Computer-Plattenlaufwerk genügt für schmalbandige
Erfassung mit Datenraten von unter 40 MBit/s über
einen längeren Zeitraum, schafft jedoch bei breitbandigen Signalen
nur einige Sekunden. Sind sowohl große Bandbreiten als
auch lange Aufzeichnungszeiten gefordert, wird ein RAID-
Speichersystem mit mehreren Laufwerken benötigt.
Daten erfassen
Im Beispielsystem bietet die virtuelle Gerätefront (Soft
Front Panel, SFP) eine grafische Benutzeroberfläche, über die
der Anwender das Erfassen der Eingangssignale steuern kann.
Wie Abbildung 1 zeigt, betreffen die Einstellungen sowohl typische
VSA-Parameter wie Frequenz, Eingangsleistung, Bandbreite
und Triggerung als auch Streaming-Parameter. Mit
Standard-Dateiprozeduren lassen sich Zieldateien im Dialog
spezifizieren.
Zusätzlich zur Geräteeinstellung steuert das SFP auch die
Messung und überwacht den Datenfluss. Erfassungen werden
mit einem „Start“-Button auf dem Bildschirm angestoßen. Sobald
die Erfassung läuft, informieren Datenfluss-Indikatoren
M E S S T E C H N I K &
E M V
w w w. E u E 2 4 . n e t
2 7 5

M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 2: Diese 262.144 µs lange Darstellung in der Zeitdomäne
zeigt, dass zwei Radarpulse schmaler sind als erwartet.
Abbildung 3: Marker in der Software Agilent 89600 VSA zeigen
die Lage des schmalen Pulses, der mit dem Data Viewer
gefunden wurde.
den Anwender über den Erfassungsstatus: Datenfenster, Erfassung,
RAM-Puffer und Speicher. Das Datenfenster zeigt das
Frequenzspektrum der erfassten Daten.
Beim Streaming selbst unterscheidet man zwei Erfassungsmodi:
zeitbegrenzt oder unbegrenzt. Die Länge einer in der
Dauer limitierten Erfassung ist in Sekunden spezifiziert; die
Erfassung stoppt automatisch nach Ablauf. Bei unbegrenzter
Erfassung muss der Anwender mit manuellen Start-, Stoppund
Abbruch-Befehlen eingreifen.
Die Trigger-Verzögerungssteuerung ermöglicht auch im
Streaming-Modus einen Pre-Trigger. Wird die Verzögerung
auf einen negativen Wert gesetzt, werden Daten des entsprechenden
Zeitraums vor dem Trigger-Ereignis erfasst. Kommt
das Trigger-Ereignis, bevor die volle Verzögerungszeit abgelaufen
ist, liefert der Vorgang einen kürzeren Satz von Pre-
Trigger-Daten.
Daten finden, sichten und analysieren
Die Data-Viewer-Software lädt, sucht und sichert Streaming-Dateien.
Sie kann die Daten bei variierenden Sample-
Größen und in verschiedenen Domänen (z. B. Zeit und Frequenz)
darstellen. Das in Abbildung 2 gezeigte Beispiel ist die
Wellenform eines gepulsten Radars, dargestellt als Amplitudenantwort
eines Impulszuges. Deutlich zu sehen ist, dass jeder
zwölfte Puls schmaler ist als erwartet. Die Streaming-Dateien
sind kompatibel mit der Agilent 89600 VSA Software, die
weitere Analysetiefe ermöglicht. Sobald die Streaming-Datei
erfolgreich geladen ist, muss der Playback-Trigger gesetzt werden.
Damit steht eine Vielzahl von Messmöglichkeiten wie
Zeitdomänen-Verarbeitung, FFT-basierte Spektrumsmessungen,
Modulationsanalyse auf Symbol-Ebene und andere zur
Verfügung.
Flexibel sein und bleiben
Flexibilität ist das herausragende Merkmal eines guten
Fehlersuch-Werkzeugs. Flexibilität in der Streaming-Konfiguration
eröffnet eine Vielzahl möglicher Testszenarien. Flexibilität
in der anschließenden Analyse erleichtert die Fehlersuche
durch mehrere Perspektiven, die dem HF- und Mikrowellen-
Entwickler dabei helfen, die Komplexität unvorhersehbarer
Fehler in den Griff zu bekommen.
In dem hier beschriebenen Beispielsystem bezieht sich die
Flexibilität auf die drei Schlüsselfaktoren der Streaming-Messung:
Lückenlose Daten, tiefer Datenspeicher und vielseitiges
Nachbearbeiten. Das Erfassen und Analysieren unvorhersehbarer
Fehler bei hohen Frequenzen und großen Bandbreiten
hilft den Entwicklern, die vielen Herausforderungen beim Design
von HF- und Mikrowellen-Geräten zu meistern. ☐
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2 7 6 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

Inhalt der Rubrik
ELEKTRONIKFERTIGUNG
Bild-Sponsor: Kunze Folien
ELEKTRONIKFERTIGUNG
278 Im Rampenlicht
Kunze Folien
280 Es kommt nicht immer nur auf gute
Produkte an
Wolfgang Reitberger, Kunze Folien
281 PCBs mit UV-Lasersystemen bearbeiten
Malte Borges, LPKF Laser & Electronics
284 10 Fehler beim Leiterplattenlayout
Gregor Groß, Alpha-Board
289 Elektronikbaugruppen effektiv prüfen
Jörg Döppner, InfraTec
292 ESD-Fehlerquellen in der
SMT-Fertigung
Hartmut Berndt, B.E.STAT European ESD
competence centre
2 7 7

E L E K T R O N I K F E RT I G U NG
P R O M OT I O N
IM RAMPENLICHT
Als Komplettanbieter für innovative Heatmanagement-Lösungen – Schwerpunkt
Leistungselektronik – hat sich die die Firma Kunze Folien GmbH international etabliert.
Ungeachtet der globalen Ausrichtung des Mittelständlers gilt die Maxime: produziert
wird in Deutschland. Ein etwas anderer Blick auf die Fertigung bei Kunze Folien...
TEXT: Kunze Folien FOTOS: Dominik Gierke
www.EuE24.net/PDF/EEK11138520
2 7 8
E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

P R O M OT I O N
ELEKTRONIKFRETIGUNG
Hundert Prozent Qualität
Eine speziell angefertigte und hochmoderne CNC-gesteuerte
Keramik-Reinigungsanlage sorgt dafür, dass der Reinigungsprozess
automatisiert und optimiert wird. Entfernt werden Grate,
Verschmauchungen und Oberflächenverunreinigungen, die beim
Laserschneideprozess entstehen. Dadurch wird die Oberflächengüte
der Keramik-Interface-Materialien erheblich verbessert.
Schnell und hochwertig produzieren
Mit der CO 2
-gepulsten Laserschneideanlage der Laserklasse eins lassen
sich alle möglichen Schneidegeometrien realisieren und Materialien wie
technische Keramiken, verschiedenste Kunststoffe, Graphite und Metallfolien
bearbeiten. Alle gängigen CAD- und AUTOCAD-Daten können direkt an
die Maschine übermittelt werden. Bei gleichzeitiger Steigerung der Prozess-
Sicherheit werden somit die Fertigungskosten erheblich reduziert.
ELEKTRONIKFERTIGUNG
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2 7 9

E L E K TRONIKFERT I G UNG
GASTKOMMENTAR
ES KOMMT NICHT IMMER NUR
AUF GUTE PRODUKTE AN
Auch die Teilnahme des Lieferanten in der Secure Supply Chain sichert
dauerhaft den Erfolg des eigenen Unternehmens sowie den seiner Kunden.
www.EuE24.net/PDF/EEK9122810
Zugegebenermaßen ist die Verbindung
von Wärmemanagement in der Leistungselektronik
und dem zugelassenen Wirtschaftsbeteiligten
für den Entwicklungsingenieur
irreführend und so mancher wird sich
vollkommen zu Recht die Frage stellen: Was
hat die Entwicklung meiner Baugruppen mit
dem Exportkontrollrecht zu tun?
Neben dem Laster der Miniaturisierung
und der stetig steigenden Leistungsdichte in
der Halbleiterei wird der Entwickler zudem
mit der Zuverlässigkeit im Bezug auf Ausfallrisiko
und Lebensdauer sowie weiterer Anforderungen
eines Gerätes konfrontiert.
Die Aufgabe des Entwicklers besteht beispielsweise
auch darin, einen optimalen thermischen
Pfad zu finden und die während des
Betriebes der Baugruppe verursachte Verlustleistung
in Form von thermischer Energie als
Wärmefluss abzuleiten. Nur so kann eine effiziente Anbindung
an eine Wärmesenke erfolgen und lassen sich die Risiken für
einen eventuellen Ausfall der Baugruppe minimieren.
Um mit dem globalen Wachstum mithalten zu können,
muss die heimische Leistungselektronikindustrie in immer
kürzeren Zyklen innovative Hightech-Produkte auf den Markt
bringen. Damit sie dies erreichen kann, müssen auch in logistischer
und zollrechtlicher Hinsicht die optimalen Rahmenbedingungen
geschaffen werden.
Als mittelständisches Unternehmen wissen wir nur allzu
gut um die stetig wachsenden Ansprüche des Marktes. Seit
nunmehr über 25 Jahren entwickeln, beraten und unterstützen
wir weltweit mit unserem technischen Know-how als „All in
one Supplier“ für innovatives Wärmemanagement in der Leistungselektronik
unsere Kunden. Der Exportanteil unserer Produkte,
z. B. Wärmeleitfolien oder Befestigungsmanagement für
Wolfgang Reitberger
Geschäftsführer/Leiter
Exportkontrolle und Zoll
Kunze Folie
w.reitberger@
heatmanagement.com
Leistungshalbleiter, lag im ersten Quartal
2012 bei ca. 35 Prozent unseres Umsatzvolumens.
Für uns sind die Begriffe „Innovatives
Wärmemanagement“ und „Zugelassener
Wirtschaftsbeteiligter“ deshalb alles andere
als gegensätzlich.
Einen immer größer werdenden Stellenwert
in der Welt der Leistungselektronik
nimmt neben der internationalen Bauteilebeschaffung
die „sichere Lieferkette“ ein. Die
zunehmende Globalisierung, die veränderte
internationale Sicherheitslage sowie allgemeine
weltweiten Veränderungen diktieren neue
Rahmenbedingungen an Politik und Wirtschaft
und führen damit zu erheblichen Veränderungen.
Mit der Absicherung der durchgängigen
internationalen Supply Chain vom
Hersteller einer Ware bis zum Endverbraucher
soll gemeinschaftlich das Ziel erreicht werden,
die bestehenden Risiken soweit als möglich zu minimieren.
Unterstützt wird dies unter anderem auch dadurch, dass
die Politik in Europa und Amerika Rahmenbedingungen für
einen erhöhten bürokratischen Aufwand schafft, der unter
anderem versucht die Sicherheit von Geschäftsabläufen zu
erhöhen. Seit dem 1. Januar 2008 können Unternehmen, die
in der EU ansässig und am Zollgeschehen beteiligt sind, den
AEO-(WZB)-Status beantragen. Er berechtigt zu Vergünstigungen
bei sicherheitsrelevanten Zollkontrollen und/oder
Vereinfachungen gemäß der Zollvorschriften.
Die Teilnahme an der Supply Chain hat zudem den Vorteil,
dass die von namhaften Großunternehmen geforderten
Zertifikate vorgelegt werden können. Ein weiterer positiver
Effekt ist die Absicherung der eigenen Lieferkette sowie der
daraus erwachsende Wettbewerbsvorteil. ☐
> MORE@CLICK EEK11138530
2 8 0 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

ELEKTRONIKFERTIGUNG
PCBS MIT UV-LASERSYSTEMEN BEARBEITEN
Anspruchsvolle Schaltungen und zunehmende Platzprobleme verlangen Lösungen bei der
Bearbeitung von Leiterplatten: Viele Produkte erfordern unregelmäßig geformte Konturen,
Kombinationen aus starren und flexiblen Materialien, Stege in unmittelbarer Nähe von empfindlichen
Bauteilen und Leiterbahnen sowie schnelle Reaktionen auf Produktänderungen.
Das Trennen mit UV-Lasersystemen verspricht saubere und wirtschaftliche Lösungen.
TEXT: Malte Borges FOTOS: LPKF Laser & Electronics
www.EuE24.net/PDF/EEK11091610
Zugegeben: Bei anspruchslosen Platinenlayouts haben herkömmliche
Verfahren beim Trennen von einzelnen Platinen
aus größeren Boards die Nase vorne: Sägen können sehr schnell
rechteckige Boards aus einem größeren Träger heraustrennen,
wenn weder die mechanische Belastung des Materials noch die
Staubentwicklung entscheidende Kriterien darstellen. Stanzen
sind die erste Wahl, wenn große Stückzahlen ohne Layoutänderungen
hergestellt werden sollen.
Die Alternative dazu ist das Konturfräsen. Meist werden
Konturen bis auf enge Stege bereits vor dem Bestücken ausgefräst.
Die mechanischen Belastungen beim Fräsen der Kontur
und beim manuellen Ausbrechen der Stege sind oft ein Ausschlusskriterium.
Empfindliche Boards leiden durch Vibrationen,
das Ausbrechen ist unpräzise, der Durchsatz gering und
mit hohen Rüstkosten verbunden.
Laserschneidsysteme besser geeignet
Feine, kompakt bestückte Elektronikschaltungen sind besonders
empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen,
Staub und geometrischen Abweichungen. Hier zeigen sich Laserschneidsysteme
als die bessere Alternative. Sie vermeiden
mechanische Belastungen, reduzieren Werkzeugkosten, sind
präziser und ermöglichen größere Netto-Nutzflächen. Eine
weitere Herausforderung bei der Elektronikproduktion ist die
stetig steigende Variabilität. Kurzfristige Aufträge, häufige
Layoutänderungen und geringe Losgrößen erfordern flexible
Produktionsprozesse. Auch hier bieten sich Laserschneidsysteme
als die bessere Alternative an.
Bei empfindlichen Substraten, unregelmäßigen Konturen,
schmalen Schnittkanälen und bei häufigen Layoutveränderungen
können Laser-Trennsysteme überzeugen. Aber auch hier
sind deutliche Unterscheidungen sinnvoll, weil Laser unterschiedlicher
Wellenlängen auch unterschiedlich mit dem Material
interagieren. Zum Einsatz kommen zum Beispiel CO 2
-
Lasersysteme mit einer Wellenlänge von ca. 10,6 µm (Fernes
Infrarot). Sie sind vergleichsweise günstig herzustellen und in
hohen Leistungsklassen bis zu mehreren kW erhältlich, bringen
aber vergleichsweise viel Wärme in die Schnittkante ein
und verursachen eine deutliche Karbonisierung der organischen
Platinenbestandteile an den Rändern. CO 2
-Laser lassen
sich nicht einfach in Lichtwellenleitern führen, sondern müssen
über offene Spiegelsysteme ans Ziel gebracht werden. Sie
sind in erster Linie bei stärkeren Leiterplatten vertreten.
Wenn es deutlich feiner werden muss, schlägt die Stunde
der UV-Lasersysteme. UV-Laser haben als Nd:YAG-Systeme
durch Frequenzverdreifachung eine Wellenlänge von 355 nm –
diese Strahlung lässt sich gut durch Optiken fokussieren. UV-
Laser eigenen sich für das Trennen und Markieren von dünnen
starren, starr-flexiblen und flexiblen PCB-Substraten und
ELEKTRONIKFERTIGUNG
w w w. E u E 2 4 . n e t
2 8 1

ELEKTRONIKFERTIGUNG
Abbildung 1: Minimale Schneidkanäle trennen auch eng aneinanderliegende
Bauteile.
Abbildung 2: Komplexe flexible Schaltungen lassen sich präzise
und materialschonend per UV-Laser bearbeiten.
Hilfsfolien. Dabei werden Leistungen um 10 Watt auf einen Fokusdurchmesser
von nur 20 µm konzentriert, entsprechend
genau sind die erzielten Ergebnisse. Die Energie wirkt nur für
Sekundenbruchteile auf das Material, ohne thermische Beeinträchtigungen
der Baugruppe. Die entstehenden Schneidgase
werden abgesaugt und gefiltert. Randnahe Leiterbahnen und
Lotstellen bleiben durch die minimalen Schnittbreiten unversehrt,
es entstehen keine Grate.
Darüber hinaus entfallen die Kosten für Werkzeuge oder
aufwändige Haltevorrichtungen und die entsprechenden Vorlaufzeiten
für deren Herstellung. Bei dünnen Substraten reicht
ein Vakuumtisch, um eine plane Substratlage zu gewährleisten.
Eine Änderung der Schneidkontur findet beim Laserschneiden
über die Änderung der Layoutdaten statt. Die Maschinensoftware
übernimmt die Konturdaten direkt aus gängigen
Datenformaten. Für das Schneiden unterschiedlicher Materialien
greift sie auf eine hinterlegte Bibliothek mit praxiserprobten
Schneidparametern zurück.
Das Laserschneiden kommt ohne nennenswerte Ränder
aus. Der berührungslose Prozess benötigt praktisch keine Platinenfläche
als Schnittkanal, die Bauteile rücken bis dicht an
den Rand. Durch den Laser-Trennprozess lassen sich mehr
Komponenten auf einer einzelnen Leiterplatte platzieren und
gleichzeitig mehr Nutzen auf einem Panel unterbringen.
Das UV-Laserschneiden kommt bei der Verarbeitung auch
deshalb zum Einsatz, weil es den Verzug des Materials nach
dem Reflow-Löten berücksichtigen kann. UV-Laserschneidsysteme
von LPKF erfassen mit einem integrierten Visionsystem
die Verformung des Materials an mehreren Positionen
und sorgen mit einer dynamischen Lagekorrektur für normund
toleranzgerechte Endplatinen.
Einsatzgebiete von UV-Laserschneidsystemen
UV-Laserschneidsysteme zeigen ihre besonderen Stärken
bei kleinen, dünnen und flexiblen Leitungsträgern. Je nach
Stärke des Leiterplattenmaterials sind ein oder mehrere Schnitte
entlang der gewünschten Kontur erforderlich. Je dünner das
Material, desto schneller läuft der Schneidprozess ab. Werden
weniger Laserimpulse abgegeben als zum Durchdringen des
Materials erforderlich ist, findet eine Gravierung des Substrats
statt. Auf diese Weise lassen sich eindeutige Bauteilmarkierungen
für Tracking&Tracing beim Separationsprozess aufbringen.
Flache Materialien lassen sich einfach durch einen Vakuumtisch
sicher in Position halten, da der Schneidprozess keine
mechanischen Auswirkungen auf das Schneidgut hat. Zum
Schutz von Leiterbahnen werden auf flexiblen Schaltungsträgern
Deckfolien (Coverlayer) aufgebracht. Sie bestehen oft aus
Polyimid und Kleber mit einer Stärke von 25 oder 12,5 µm und
sind empfindlich für Verformungen. Einzelne Bereiche – z. B.
Lötpads oder Anschlussstellen für Durchkontaktierungen –
müssen aus den Coverlayern herausgetrennt werden. Auch
diese Bearbeitung ist eine Stärke der UV-Laser.
2 8 2 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

ELEKTRONIKFERTIGUNG
Abbildung 3: Die Geräte Micro-Line 1000 P und
1000 S stellen einen kostengünstigen Einstieg in die
UV-Lasertechnologie dar.
Für den Schnitt von Komplettkonturen empfiehlt LPKF
eine maximale Stärke von 0,8 mm, für Stege bis zu 1 mm. Durch
mehrfaches Schneiden sind auch deutlich größere Materialstärken
möglich – bei empfindlichen und wertvollen Platinen
treten die längeren Schneidzeiten gegenüber den Sicherheitsund
Qualitätsaspekten in den Hintergrund.
Das gilt auch für Decap-Anwendungen und Taschen in
Multilayern: Dabei trennt der UV-Laser starre und flexible
Komponenten oder löst Bereiche aus mehrlagigen Leiterplatten
(Multilayer) heraus, so dass sich Bauteile höhenbündig
einbetten lassen. Technisch ist dies kein Problem, wenn der
Bereich der Taschen nicht laminiert ist. Die Eindringtiefe des
UV-Lasers lässt sich so präzise steuern, dass darunterliegende
Schichten nicht beschädigt werden.
Spezialisierte UV-Lasersysteme
Für die Nutzentrennung von bestückten und unbestückten
Platinen bietet LPKF spezialisierte Systeme an. Die Produktionssysteme
LPKF MicroLine 6000 S (Arbeitsfläche von 610 mm
x 457 mm) bzw. LPKF MicroLine 6000 P (Arbeitsfläche von
610 mm x 533 mm) sind für die Produktion in automatisierten
Umgebungen ausgelegt und mit SMEMA-Schnittstellen versehen.
Der neueste Vertreter dieser Systemfamilie ist mit einem
neuen Vision-System und einer besonderen Laserüberwachung
ausgestattet, die Umwelteinflüsse und Materialtoleranzen ausgleicht
und damit die zu erzielende Schneidpräzision weiter
steigert. Die kompakteren UV-Lasersysteme der MicroLine-
1000-Serie unterscheiden sich davon durch die installierte Laserleistung,
die Arbeitsfläche und die Automatisierbarkeit.
Zum Einsatz kommen diese preisgünstigeren Systeme in Umgebungen
mit einer hohen Qualitätsanforderung, mittleren bis
geringen Stückzahlen und einer hohen Produktvarianz.
Weitere Optionen für UV-Laser
UV-Laser können mehr als nur das PCB-präzise Schneiden.
Weitere Anwendungsbeispiele sind das Bohren von Microvias
in HDI-Leiterplatten (High-Density-Interconnect-Leiterplatte),
das Strukturieren transparenter leitfähiger Dünnschichten
(TCO/ITO) das Bohren flexibler Materialien, das
Öffnen von Lötstopplack und Reparieren oder Nachbearbeiten
von bestückten und unbestückten Leiterplatten oder das
Schneiden von Keramik und das Abgleichen von Keramikwiderständen.
Auch LTCC-Keramiken lassen sich ohne Verformungen
schneiden, und die Strukturierung von Zinnresisten
erlaubt Feinstleiterbahnen in der Stärke des Laserfokus
(20 µm). ☐
Weitere Informationen zu LPKF Laser & Electronics finden
Sie im Business-Profil auf der Seite 51.
> MORE@CLICK EEK11091610
ELEKTRONIKFERTIGUNG
w w w. E u E 2 4 . n e t
2 8 3

ELEKTRONIKFERTIGUNG
10 FEHLER BEIM LEITERPLATTENLAYOUT
Beim Platzieren der Bauteile auf einer Leiterplatte hat jeder Designer seine eigene Methode, den
einzig wahren Weg dafür gibt es also nicht. Da Designer auch nur Menschen sind, unterlaufen
ihnen demgemäß auch einmal Fehler. Es gibt zehn Kardinalfehler, die man vermeiden sollte.
TEXT: Gregor Groß FOTOS: alpha-board
www.EuE24.net/PDF/EEK11236980
Das Layout von Leiterplatten folgt immer demselben Ablauf:
Bauteil- und Netzliste vom Stromlaufplan einlesen, Leiterkarten-Umriss
und Sperrflächen einrichten, Bauteile platzieren,
Verbindungen routen, Layout prüfen und freigeben
und dann die Datenausgabe. Knifflig für PCB-Designer wird
es spätestes ab dem Platzieren der Bauteile. Dafür entwickelt
jeder Leiterplatten-Layouter seine eigene Methode. Das führt
dazu, dass, wenn Sie den gleichen Schaltplan hundert verschiedenen
PCB-Designern geben, Sie auch exakt hundert unterschiedliche
Platzierungsvorschläge erhalten. Und darauf aufbauend,
hundert unterschiedliche Leiterplattenlayouts.
Leiterplatten werden mit EDA-Tools entflochten. Das
Spektrum bei EDA-Tools reicht von ganz einfach (und kostenfrei)
bis mächtig (und sehr teuer). Die teuren Tools nehmen
dem Layouter sehr viel Arbeit ab und vereinfachen das Entflechten,
die einfachen Tools greifen dem Designer wenig unter
die Arme. Egal welches EDA-Tool Sie verwenden, es kann
fehlendes Fachwissen, mangelnde Erfahrung und nicht vorhandene
Kreativität des Layouters nicht ersetzen.
Den absolut richtigen Weg, um Bauteile zu platzieren oder
die Verbindungen zu routen, gibt es somit nicht. Aber natürlich
gibt es Regeln und Erfahrungswerte, die immer gelten und
beachtet werden sollten. Wir zeigen Ihnen zehn Kardinalfehler,
die immer wieder auftauchen und die Sie auf jeden Fall vermeiden
sollten.
Fehler 1: Die falsche Lage der Puffer-/
Abblock-Kondensatoren
Umschaltströme, vor allem in digitalen Schaltkreisen, erzeugen
steilflankige Impulse, die nichts in der Spannungsversorgungsleitung
zu suchen haben. Verwenden Sie deshalb
Abblock-Kondensatoren, bei denen Sie auf einen niedrigen
resistiven Anteil (equivalent series resistance, ESR) und einen
niedrigen induktiven Anteil (equivalent series inductive, ESI)
achten müssen. Schließen Sie den Kondensator direkt an den
IC und inklusive Hin- und Rückleiter an. Dafür sind SMD-
Kondensatoren besser geeignet als bedrahtete, denn kleine
Gehäuse sind besser als größere. Abblock-Kondensatoren
dienen zum Stabilisieren der Versorgungsspannung, dem Herabsetzen
der Impedanz im Bereich des Kondensators und
dem Unterdrücken von galvanischen Störspannungen anderer
Verbraucher.
Fehler 2: Falsche Winkel für Leiterbahnen
Spitze Winkel (kleiner 90°) zwischen Leiterbahn und SMD-
Pad führen bei der Herstellung von Leiterplatten zu Abrissen
im Fotolaminat. Auch beim Aufbringen des Lötstopplacks
kann es hier zu Problemen kommen: Entweder fließt der Lack
nicht richtig in den spitzen Winkel hinein oder es bildet sich in
2 8 4 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

ELEKTRONIKFERTIGUNG
1a
1b
Abbildung 1 a/b: Richtiger und umgekehrter Footprint im PCB-Design
dem Winkel ein kleiner „See“ – beides kann Schwierigkeiten
beim Bestücken machen. Das Herausführen von Leiterbahnen
zwischen zwei SMD-Pads ist auch kitzlig, denn es kann zu
Kurzschlüssen bei der Leiterplatten-Herstellung und der Bestückung
führen.
Wir empfehlen daher, die Leitungsführung möglichst einfach
zu halten. Vermeiden Sie unnötige Winkel und verwenden
Sie bei der Leiterbahnführung nie 90°-Winkel, sondern
setzen Sie einheitlich 45°-Winkel ein.
Fehler 3: Fehler bei den Footprints
Der häufigste Fehler in Layouts sind verdrehte Footprints.
Als Footprint werden die Landepunkte eines Bauteils auf der
Leiterplatte, sein Fußabdruck, bezeichnet. Das fertige Leiterplattendesign
besteht aus einer Vielzahl von Footprints, die
durch Leiterbahnen miteinander verbunden sind.
Die Footprints Ihrer Bauteile erstellen Sie oder entnehmen
Sie Ihrer Bauteilbibliothek. Bereits dort sollten Sie im Vier-Augen-Prinzip
prüfen, dass
▶ das Footprint richtig herum ist,
▶ die Zahl der Pins und Landeflächen übereinstimmt,
▶ die Geometrie des Footprints auch der Bauteilgröße entspricht
und
▶ falls nötig, Pin 1 gekennzeichnet ist.
Fehler 4: Verwechslung von Top- und
Bottom-Bestückung
Sehr beliebt ist auch, Top- und Bottom-Bestückung zu vertauschen.
Da einige EDA-Tools gespiegelte Datenausgabe erlauben,
empfehlen wir die Daten nicht gespiegelt auszugeben
und die Top- und Bottom-Lage jeweils mit TOP und BOT im
Kupfer zu beschriften.
Eine korrekte Beschriftung innerhalb des Kupfers gibt Ihnen,
Ihren Mitarbeitern und allen beteiligten Dienstleistern
Auskunft sowohl über die Lagendefinition als auch über die
Lagenorientierung. Weiterer Tipp: Erstellen Sie getrennte Listen
mit Top- und mit Bottom-Bauelementen.
Fehler 5: Unachtsames Verlegen von
Differential Pairs/High-Speed-Leitungen
Zwei Netze, die als Differential Pair gelten, folgen beim
Routen einem Pfad. Dabei sind Regeln zu definieren, wie dicht
sie liegen und welche Längentoleranz erlaubt ist. Diese Regeln
sind Teil des Design-Rule-Checks (DRC):
▶ Abstand der Leitungen untereinander (beeinflusst die Impedanz
untereinander)
▶ Abstand der Leitungen zur nächsten (GND)-Versorgungslage
(beeinflusst die Impedanz dorthin)
ELEKTRONIKFERTIGUNG
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2 8 5

ELEKTRONIKFERTIGUNG
Abbildung 2: TOP-Beschriftung
im PCB-Design
▶ Leiterbahnbreite (beeinflusst die Impedanz ganz allgemein)
▶ Signal-Laufzeit auf dem jeweiligen LVDS-Paar
▶ Maximale ungekoppelte Länge des Paares
▶ Mindestens dreifacher Innenabstand zum nächsten LVDS-
Kanal
▶ Phasentoleranz (ergibt maximale Längendifferenz zueinander)
▶ Keine Durchkontaktierungen und Breitenänderungen, um
Impedanzsprünge zu vermeiden
Alle diese Regeln einzuhalten, ist sehr schwer. Kompromisse
sind unvermeidbar und brauchen Erfahrung. Für Takfrequenzen
von 30 MHz und mehr können Sie folgende Faustregeln
verwenden:
▶ Legen Sie das Layout für Frequenzen von 150 MHz aus,
▶ beachten Sie bei Flankensteilheiten von 1 ns bereits High-
Speed-Regeln und
▶ planen Sie breitbandig entkoppelte Stromversorgungslagen
ein.
Fehler 6: Nicht angepasste Kupferstärke von
Leiterbahn und Vias an den Maximalstrom und
von Leiterbahnabständen (Clearance) an die
Maximalspannung
Den Abstand zwischen zwei Leiterbahnen können Sie nicht
unendlich klein wählen. Ausschlaggebend hierfür sind zum
einen das Übersprechen und zum anderen die Spannungsfestigkeit
über die Luftstrecke.
In der VDE 0110b werden Isolationsgruppen festgelegt,
nach der ein Gerät oder Leiterplatte eingestuft werden kann.
Die Gruppen sind in Ao, A, B, C und D unterteilt, wobei D die
Gruppe mit den härtesten Anforderungen und C die Gruppe
für industrielle Anwendungen darstellt. Um evtl. eine Gruppe
höher zu kommen als durch die Abstände möglich ist, ist die
Leiterplatte nach dem Test mit Isolationslack einzusprühen.
Für die in Abbildung 3 aufgeführten Scheitelspannungen werden
die Abstände in Bezug auf die Leiterbahnbreite festgelegt.
Die Leiterbahndicke ist jedenfalls elementar für die Strombelastbarkeit.
Dabei spielen die Strombelastung, die Bahnbreite,
Bahnhöhe und erlaubte Temperaturerhöhung eine wesentliche
Rolle (siehe Abbildung 4).
Fehler 7: Keine Traces zur Masseanbindung –
immer Flächen verwenden
Masseflächen sollten Sie immer großzügig mit Vias und
immer auf dem kürzesten Weg anbinden. Idealerweise verfahren
Sie mit Versorgungsnetzen ebenso. Dafür beachten Sie die
folgenden Tipps:
▶ Große Massefläche zur Schirmung, am besten eine ganze
Platinenlage.
▶ Zugriff auf die Masse soll so kurz und direkt wie möglich
gestaltet werden.
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ELEKTRONIKFERTIGUNG
Abbildung 3: Minimaler Leiterbahnabstand
(Quelle: Auszug IPC-D-275, Tabelle 3-1,
FED-AK 220, Designrichtlinie)
▶ Masseleitungen vermaschen, wenn keine einheitliche Massefläche
vorhanden ist. Dabei sollen die Maschenwaben so
klein wie möglich gehalten werden.
Quarze und ihre Zuleitungen strahlen gerne ab. Verwenden
Sie kurze und gerade Bahnen, um Quarzgehäuse zu erden.
Sperren Sie diese Leiterbahnen, wenn möglich, wie ein Sandwich
von zwei Seiten durch Masseflächen ein. Prozessoren und
Taktleitungen sollten Sie, wenn möglich, ebenfalls durch gut
geerdete Masseflächen abdecken.
Fehler 8: Sperrflächen im Layout nicht richtig
definiert
Die Sperrflächen in einem PCB-Design können sich sowohl
auf das Routing als auch auf die Platzierung beziehen.
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Lösungen rund um
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ELEKTRONIKFERTIGUNG
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ELEKTRONIKFERTIGUNG
Abbildung 4: Strombelastbarkeit und Leiterquerschnitt
von gedruckten Leitern
(Quelle: http://www.progforum.com/showthread.
php?3322-Leiterbahnbreite)
Für das Routing bedeutet das, dass Sie vor der Erstellung des
Routings genau definieren, wo Leitungen geführt werden können
und wo das verboten ist. In anderen Worten, es muss für
Ihren PCB-Designer klar sein, welche Bereiche auf der Leiterplatte
gesperrt sind. In Bezug auf die Platzierung muss klar
sein, welche Bereiche der Leiterplatte für die Platzierung gesperrt
sind. Achten Sie dabei auch auf Höhenrestriktionen.
Das bedeutet aber auch, dass Sie für jedes Bauteil eine spezifische
Höhe in der Bibliothek hinterlegen, damit Ihr EDA-Tool
eine Höhen-Kollision mit den vorgegebenen Bauhöhen bemerken
kann.
Fehler 9: Falsche Zählweise der Pins
Manche Designer verwenden verschiedene Methoden bei
der Zählweise und Zählrichtung der Pins. Manchmal werden
die Pins, angefangen bei der Unterseite links, in entgegen gesetztem
Uhrzeigersinn gezählt, so dass der letzte Pin sich gegenüber
vom ersten Pin befindet. Manchmal, wie z. B. bei einem
Stecker, werden Pins so platziert, dass Ober- und Unterseite
sich gegenseitig abwechseln. Eine falsche Einordnung der
Pins führt später dazu, dass die Signale nicht richtig übertragen
werden. Stellen Sie sicher, dass Sie im Team und auch Ihre
Dienstleister immer dieselbe Pin-Nummerierung verwenden.
Fehler 10: Anschlussflächen auf Innenlagen
fehlen
Manchmal werden die Anschlussflächen für Buried Vias
auf den Außenlagen der Leiterplatte vergessen. Das führt zu
ungleichmäßiger Kupferabscheidung und beeinträchtigt die
mechanische und thermische Belastbarkeit von Durchkontaktierungen
der Leiterplatte.
Dieser Fehler entsteht beim Routing, weil mehr Platz für
Leiterbahnen benötigt wird und daher die nicht angeschlossenen
Anschlussflächen (Non Funktional Pads) der Durchkontaktierungen
ausgeblendet werden. ☐
> MORE@CLICK EEK11236980
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ELEKTRONIKFERTIGUNG
ELEKTRONIKBAUGRUPPEN EFFEKTIV PRÜFEN
Um wachsenden Qualitätsansprüchen und Lebensdaueranforderungen entsprechen zu können,
müssen Hersteller elektronischer Baugruppen immer umfangreichere, aufwändigere Tests ihrer
Halb- und Fertigprodukte durchführen. Als Prüfverfahren findet hierbei die Infrarot-Thermografie
sowohl im Bereich der Entwicklung als auch bei der Qualitätssicherung Anwendung.
TEXT: Jörg Döppner FOTOS: InfraTec, Infrarotsensorik und Messtechnik
www.EuE24.net/PDF/EEK11236620
Um Fehler auf Leiterplatten oder bestückten Platinen zu
finden, gibt es vielfältige Methoden. Unter anderem gibt es
Testanlagen, die mit vielen nadelförmigen Kontakten eine berührende
Abtastung der Platinen und deren Prüfung mittels
Widerstands- und Spannungsmessung verwirklichen. Problematisch
hierbei ist jedoch die Störanfälligkeit wegen des mechanischen
Kontaktes und der geometrischen Toleranzen, sowie
der Fakt, dass diese Anlagen platinenspezifisch sind und
bei einer Änderung der Platine ebenfalls zu modifizieren sind.
Ein anderer Weg zur Kontrolle von Leiterplatten ist die Beaufschlagung
der Leiterplatte oder der bestückten Platine mit einer
Testspannung und die Messung der auftretenden Temperaturen.
Diese Methode ist auch geeignet, um Falschkonzipierungen
der Wärmeverteilung (ungenügende Kühlung, zu hohe
Leistungsdichte etc.) aufzudecken. Will man dies mittels berührender
Temperaturfühler (Thermoelemente, Widerstandsthermometer,
Thermistoren usw.) verwirklichen, stößt man
auf mehrere Probleme: Temperaturfühler erfassen immer nur
die Temperaturen einzelner „Messpunkte“, es wird durch diese
Wärmeenergie von der Messstelle entzogen und zudem besteht
potentielle Kurzschlussgefahr.
Die auftretenden Probleme lassen sich durch berührungslose
Temperaturmessung mittels Infrarot-Thermografie lösen
– ohne Beeinflussung des Messobjektes mit vielen gleichzeitig
erfassten Messpunkten sowie zeit- und kosteneffektiver Auswertung.
Flächige Temperaturverteilungen oder schnelle Temperaturänderungen
kann man ebenso erfassen.
Durch Simulation werden heute vielfach bereits beim Design
thermische Problemstellen erkannt. Die Prüfung unter
Praxisbedingungen erfolgt vorteilhafter Weise durch berührungslose
Temperaturmessungen mittels Infrarot-Thermografie
während der Prototypteste. Ein weiterer wichtiger Aspekt
ist die Untersuchung der Bauteilzuverlässigkeit, wofür
mittels Thermografie-Spezialsoftware der Langzeit-Temperaturverlauf
jedes beliebigen Bildpunktes protokolliert und
somit auch die Wärmeausbreitung verfolgt werden kann.
Schnell lassen sich so thermisch überlastete Komponenten
und auch Layoutfehler auffinden. Modernste Thermografie-
Systeme bieten hierfür eine immense Anzahl gleichzeitig erfassbarer
Messpunkte – wie z. B. die Geräteserien VarioCAM
High Definition und VarioCAM High Resolution von Jenoptik
mit bis zu 3,1 MegaPixeln geometrischer Auflösung. Dies
ermöglicht die Erfassung großer Bauteilgruppen mit wenigen
Aufnahmen bei hoher Detailliertheit, guter Vergleichbarkeit
und übersichtlicher Auswertung. Somit müssen Testabläufe
nicht mehr wiederholt werden, um eine größere Ein-
ELEKTRONIKFERTIGUNG
w w w. E u E 2 4 . n e t
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ELEKTRONIKFERTIGUNG
Abbildung 1 a: Korrekte Messtemperatur aufgrund ausreichender
Pixelauflösung. Schwellwert von 80 °C wird als Fehler erkannt
und entsprechende Maßnahmen können ergriffen werden.
Abbildung 1 b: Falsche Messtemperatur aufgrund unzureichender
Pixelauflösung. Schwellwert von 80 °C wird nicht erkannt.
heit komplett zu untersuchen. Ganz zu schweigen von den
Materialkosteneinsparungen bei irreversiblen Versuchen.
Infrarot-Thermografie zur Qualitätssicherung
Bei der Fertigung elektronischer Baugruppen können
durch Vergleich von thermografischen Aufnahmen der Prüflinge
mit fehlerfreien Mustern Abweichungen im thermischen
Verhalten erkannt, quantifiziert und lokalisiert werden. Vorteilhaft
ist dabei, dass man keinen Kontakt zum Messobjekt
benötigt (keine Beeinflussung oder Kurzschlussgefahr), kleinste
Strukturen messen und schnell einen Überblick über ausgedehnte
Baugruppen bzw. viele Einzelkomponenten gewinnen
kann. Durch Infrarot-Thermografie ist das Auffinden thermischer
Fehler nicht nur in kürzester Zeit möglich, sondern auch
die Automatisierung der Qualitätsprüfungen. Bei der berührungslosen
Temperaturmessung mittels Infrarot-Thermografie
an elektronischen Baugruppen ist zu beachten, dass sich auf
diesen oftmals Objekte hoher Emission (Keramik bzw. Plastik)
mit hochreflektierenden Bereichen (Leiterbahnen, Anschlussbeine)
abwechseln. Um ohne Beeinflussung des Messobjektes
durch einen Mattlacküberzug zwecks einheitlicher Erhöhung
der Oberflächenemission auszukommen, müsste man den Einfluss
des Emissionsgrades für jedes Bauteil und dessen Anschlüsse
einzeln kompensieren.
Korrekte Messwerte durch Spezialsoftware
Eine manuelle Eingabe dieser Werte ist aber aufgrund der
Anzahl und Vielfalt der geometrischen Formen völlig unvorstellbar.
Eine Lösung bietet die pixelweise automatische Emissionsgrad-Korrektur,
wie sie in der Thermografie-Software
IRBIS3 von InfraTec enthalten ist. Hierbei kann nach Aufzeichnung
der Emissionsgradverteilung des einheitlich er-
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ELEKTRONIKFERTIGUNG
Abbildung 2 a: Thermografische Aufnahme einer Leiterplatte
(ohne Emissionsgradkorrektur).
Abbildung 2 b: Thermografische Aufnahme einer Leiterplatte (mit
pixelweiser Emissionsgradkorrektur).
Abbildung 3 a: Bestückte SMD-Platine (Aufnahme mit Mikroskopobjektiv).
Abbildung 3 b: Chipbondierung (Aufnahme mit Mikroskopobjektiv).
wärmten Prüflings bei den nachfolgenden Thermografiebildern
eine punktgenaue Korrektur der Emissionsgrade und
damit eine richtige Bestimmung der Temperatur jedes einzelnen
Objektes erfolgen.
Temperaturmessungen an kleinsten Strukturen
Durch Verwendung von Makro- bzw. Mikroskopobjektiven
sind thermische Untersuchungen an kleinsten Strukturen
bis hin zum Inneren von (natürlich mit offenem Gehäuse geprüften)
Mikrochips möglich. Die modernen thermografischen
Messsysteme VarioCAM High Definition und ImageIR
erreichen in Kombination mit einem Mikroskop-Objektiv Pixelgrößen
von bis zu 2 µm – selbst extrem kleine Objekte lassen
sich somit fehlerfrei thermisch messen.
Mittels hochauflösender Thermografie-Systeme mit Erfassungsgeschwindigkeiten
bis zu 240 Hz in Mikrobolometer-
Technologie (VarioCAM High Definition) bzw. bis zu 4,5 kHz
mit Photonendetektoren (ImageIR) können auch schnelle Aufheiz-
und Abkühlvorgänge erfasst werden (z. B. periodische
Belastung in der Leistungselektronik oder transiente Vorgänge,
Ein- bzw. Ausschaltprobleme etc.).
Ebenfalls erwähnenswert ist die Möglichkeit der Darstellung
von Temperaturänderungen, z. B. nach Wechsel des Betriebszustandes,
Arbeitspunktes, Last oder Speisung. Statt visuellem
Vergleich von Thermogrammen verschiedener Zeitpunkte
nutzt man die so genannte Differenzbild-Darstellung
der IRBIS3-Software, bei der der thermische Ausgangszustand
als Thermografiebild festgehalten und als pixelweiser Bezugswert
für die nachfolgenden Aufnahmen verwendet wird. Ganz
leicht kann man auf diesem Weg thermische Änderungen
nachweisen – alle Temperatursteigerungen sowie Absenkungen
werden sofort und eindeutig angezeigt. ☐
> MORE@CLICK EEK11236620
ELEKTRONIKFERTIGUNG
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ELEKTRONIKFERTIGUNG
ESD-FEHLERQUELLEN IN DER SMT-FERTIGUNG
Damit von Personen hervorgerufene elektrostatische Aufladungen abgeleitet werden, gibt es
ESD-Kontrollmaßnahmen. Diese reichen für Aufladungen, die von Maschinen, dem Fertigungsprozess
oder auch der Leiterplatte selbst hervorgerufen werden, nicht aus. Neue Fehlermodelle
wie CBM, CBE und FICBM sind ein erster Anfang, um auch hier geeignete ESD-Kontrollmaßnahmen
zu identifizieren.
TEXT: Hartmut Berndt FOTOS: B.E.STAT European ESD Competence Centre
www.EuE24.net/PDF/EEK11236990
In der letzten Zeit entstanden eine Reihe von neuen Vorschriften
und weltweiten Standards für die ESD-gerechte
Handhabung von ESD-empfindlichen Bauelementen und Baugruppe.
Die grundlegenden Prinzipien sind immer zum einen
die sichere (langsame) Ableitung von elektrostatischen Ladungen
und zum anderen die Vermeidung der Entstehung elektrostatischer
Ladungen. Die internationalen Standards IEC 61340-
5-1 und IEC 61340-5-2 enthalten die grundlegenden Anforderungen
für den Schutz von elektronischen Bauelementen und
Baugruppen vor elektrostatischen Entladungen. Im Vergleich
dazu findet der Anwender in dem amerikanischen Standard
ANSI/ESD S20.20 einen ganzen Komplex von Vorschriften für
die Erarbeitung eines ESD-Kontrollprogramms.
Prinzipiell wird von folgenden zwei Grundprinzipien ausgegangen:
Grundprinzip 1: Nur ein komplettes ESD Kontrollprogramm
garantiert einen ausreichenden Schutz von elektrostatisch
empfindlichen Bauelementen und Baugruppen.
Grundprinzip 2: Die Erdung einer Person mit einem Handgelenkband
ist die beste Möglichkeit zur Ladungsableitung und
Ladungsvermeidung.
Um ein effektives ESD-Kontrollprogramm einzuführen,
hat sich folgendes Konzept [1] bewährt:
1. Analyse der vorhandenen Bauteile, deren Grenzen und den
existierenden Arbeitsprozess,
2. Erstellung eines ESD-Kontrollprogramms,
3. Schulung der Mitarbeiter,
4. Einführung des ESD-Kontrollprogramms und
5. Kontrolle und Zertifizierung des eingeführten ESD-Kontrollprogramms.
Die Einführung dieses ESD-Kontrollprogramms ist komplexer
als die einzelnen Standardanforderungen aus vorhandenen
Normen. Damit sind die Person sowie der Arbeitsprozess
ESD sicher, aber was ist mit den Anforderungen an die Maschinen?
In den vorliegenden Standards sind keine Informationen
und ESD-Anforderungen an Maschinen zu finden. Zwei
allgemeine Anforderungen sind: Erdung aller Metallteile und
Vermeidung von Kunststoffteilen, die sich elektrostatisch aufladen.
Die Erfahrungen zeigen, dass das nicht ausreichend für
den Schutz von elektronischen Bauelementen in automatischen
Handlingsystemen ist. Bauteile werden hier nicht durch
das Handling des Menschen, sondern durch die Maschine
selbst geschädigt.
ESD und Maschinen, Messmethoden
Umfangreiche Tests in verschiedenen Herstellungsprozessen
zeigen, dass Maschinen und Anlagen wie auch PCBs Quellen
für elektrostatische Ladungen sind. Diese Ladungen führen
zu großen gefährlichen Potentialen für elektronische Bauelemente,
die unabhängig vom Menschen sind. Jede Bewegung
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ELEKTRONIKFERTIGUNG
Abbildung 1: Elektrostatische Ladungen
können direkt am elektronischen Bauelement
gemessen werden, ohne es zu zerstören.
der Bauteile in automatischen Bestückern ist ausreichend, um
sehr hohe elektrostatische Aufladungen zu erzeugen. PCBs bestehen
aus isolierendem Kunststoffmaterial, das elektrostatische
Ladungen erzeugt. Es ist nicht ausreichend die Kupferbahnen
zu erden, die Kunststoffflächen werden dadurch nicht
entladen. Die elektrostatischen Ladungen auf den PCBs können
nicht zu den Kupferbahnen fließen und dann über die Maschinenteile
abgeleitet werden.
Üblicherweise sind die PCBs immer elektrostatisch aufgeladen,
bevor diese die Maschinen erreichen und bevor die Bauteile
auf diesen platziert werden. Dies ist der Moment, wo das
Potential der Bauteile und PCBs unterschiedlich sind. Der folgende
Potentialausgleich führt zu einem Entladungsstrom, der
die elektronischen Bauelemente zerstört. Ein anderer Vorgang
ist Folgender: Die Bauteile liegen in Trays oder Reels und werden
durch einen Greifer aufgenommen. In diesem Moment
werden Ladungen getrennt, und es entsteht ein elektrostatisches
Potential. Elektrostatische Ladungen entstehen immer
dann, wenn Bauteile, die aus einem Kunststoffmaterial sind,
von einem anderen Material (z. B. Verpackung) getrennt werden.
Alle diese Vorgänge zeigen neue Schädigungsmodelle, z.
B. CBM und FICBM.
Verschiedene Fehlermodelle
Ausgehend von den folgenden Betrachtungen ergeben sich
die einzelnen Fehlermodelle:
▶ Eine Person berührt ein Bauelement und gibt die gespeicherten
Ladungen an dieses ab. Die Ladungen fließen über
das Bauelement zum Erdpotential ab.
▶ Ein elektronisches Bauelement oder Gerät wirkt selbst als
Kondensatorplatte und speichert Ladungen. Beim Kontakt
mit Erdpotential wird durch den Entladungsimpuls eine
Schädigung hervorgerufen.
▶ Ein geladenes Objekt befindet sich in einem elektrischen
Feld. Über dem Gateoxid bzw. dem pn-Übergang eines
Bauelementes wird ein Potential erzeugt, es kommt zur
Entstehung elektrostatischer Aufladungen. Bei der Entladung
kommt es zum Durchbruch führt.
Bekannte Fehlermodelle sind:
▶ HBM (Human Body Model)
▶ MM (Machine Model)
▶ CDM (Charged Device Model)
▶ FIM (Field Induced Model)
Das erste Fehlermodell bezieht sich auf die geladene Person.
Das zweite ist eine Verschärfung des Personenentladungsmodells,
und das dritte ist ein Fehlermodell, das davon ausgeht,
dass das elektronische Bauelement sich elektrostatisch
auflädt und beim Kontakt mit Metallteilen schlagartig oder
hart entlädt. Die Person hat hier keinen direkten Einfluss mehr
auf den Auf- und Entladeprozess. Da in Zukunft immer mehr
die Energie bei diesen schnellen Entladungen betrachten müs-
ELEKTRONIKFERTIGUNG
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ELEKTRONIKFERTIGUNG
Abbildung 2: CBM/CBE
(Prinzipielles Entlademodell)
sen, sind bisherige Aussagen zu einer elektrostatischen Aufladung,
z. B. von 1.000 V, nicht mehr ausreichend. Es sind sehr
schnelle Entladungen in sehr kurzen Zeitintervallen vorhanden.
Diese sind dann sehr energiereich und schädigen die elektronischen
Bauelemente.
Da heute neben den einzelnen Bauelementen auch die
komplette Baugruppe betrachtet werden muss, fehlt bisher ein
geeignetes Fehlermodell. Zwei Modelle sind in Vorbereitung:
das CBM (Charged Board Model) oder CBE (Charged Board
Event) und das FICBM (Field Induce Charged Board Model).
Es wird davon ausgegangen, dass das Board (PCB) elektrostatisch
aufgeladen ist. Das Board hat eine sehr hohe Kapazität,
kann also mehr elektrostatische Ladungen als elektronische
Bauteile speichern. Die höhere gespeicherte Energie führt zur
Zerstörung des einzelnen Bauelementes oder ganzer Baugruppen.
An verschiedenen Stationen einer SMT-Linie wurde die
elektrostatische Aufladung gemessen. Dabei wurde weitestgehend
darauf geachtet, dass bei laufender Fertigung, also realitätsnah,
gemessen wurde. Nicht an allen Stationen konnten
Messungen durchgeführt. So ist die Messung der elektrostatischen
Aufladungen an einer Pick&Place-Maschine sehr
schwierig. Hier wurden nur am Ein- und Ausgang Messwerte
ermittelt. Es fehlen die passenden Messelektroden, um in dem
sehr schnellen Prozess, zu messen.
Zusammenfassung
Elektrostatische Aufladungen von Personen können weitestgehend
kontrolliert werden. Heute gibt es ausreichende
ESD-Kontrollmaßnahmen, die während der gesamten Aufenthaltsdauer
in einer EPA dafür sorgen, dass Personen ständig
elektrostatisch entladen sind. Eine wesentlich größere Ladungsquelle
sind automatische Handlingsysteme oder allgemein
Maschinen. Die elektronischen Bauelemente laden sich
dabei selbst elektrostatisch auf. Aber auch die Leiterplatten bestehen
aus einem isolierenden Material, das sich sehr stark
elektrostatisch auflädt. Da Bauteile und Leiterplatten meist unterschiedliches
elektrostatisches Potential besitzen, kommt es
zum Potentialausgleich und damit zur Provozierung von elektrostatischen
Aufladungen. Da es sich hier um sehr schnelle
Vorgänge handelt, genügen meistens die vorhandenen ESD-
Kontrollmaßnahmen nicht. Schwierig ist es auch, die Vorgänge
messtechnisch zu erfassen, weil sie sehr schnell sind und die
vorhandene Messtechnik zu träge ist. Weiterhin sind die Potentialdifferenzen
sehr klein aber sehr Energie intensiv. Durch
gezielten Einsatz von Ionisatoren lassen sich die Ladungen reduzieren,
eine endgültige Lösung ist es nicht. Ionisatoren müssen
steuer- und überwachbar sein. ☐
Literatur
[1] IEC 61340-5-1 Electrostatics - 08.2007: Part 5: Specification for the
protection of electronic devices from electrostatic phenomena,
Section 1: General requirements
[2] IEC 61340-5-2 Electrostatics – 08.2007: Part 5: Specification for the
protection of electronic evices from electrostatic phenomena, Section
2: User guide
[3] ANSI/ESD S20.20-2007 ESD Association standards for the Development
of an Electrostatic Discharge Control Program for – Protection
of Electrical and Electronic Parts, Assemblies and Equipments
[4] ANSI/ESD SP10.1-2007 ESD Association standard practice for
Protection of Electrostatic Discharge Susceptible Items – Automated
Handling Equipment (AHE)
[5] Berndt, H.: VDE-Schriftenreihe 71 “Elektrostatik”, VDE-Verlag,
3. Ausgabe, 2009
> MORE@CLICK EEK11236990
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Inhalt der Rubrik
DISTRIBUTION & DIENSTLEISTUNG
Bild-Sponsor: Digi-Key
296 Im Rampenlicht
Digi-Key
298 Neue Technologien schnell zugänglich
machen
Gerald Meier, Future Electronics
299 Langzeitverfügbarkeit sicherstellen
Nicolas Chantier, e2v
303 Fügen mit Licht
Lars Ederleh, LaserMicronics
D I S T R I B U T I O N &
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D I S T R I B U T I O N & D IENSTLEISTUNG
P R O M OT I O N
IM RAMPENLICHT
Mehr als 500.000 Produkte von über 470 Herstellern hat Digi-Key im Angebot. Das umfassende
Portfolio alleine macht aber nicht den Erfolg aus: Ausschlaggebend ist ein herausragender
Service, der Digi-Key von anderen Distributoren unterscheidet.
TEXT: Digi-Key FOTOS: Dominik Gierke
www.EuE24.net/PDF/EEK11138510
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E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

P R O M OT I O N
DISTRIBUTION & DIENSTLEISTUNG
Power für die Medizin
Die AC/DC-Stromversorgungen von CUI sind durch ihre hohe Leistungsdichte und Energieeffizienz besonders für medizinische
Anwendungen geeignet. Die Stromversorgungen, die über die medizinische Sicherheitszulassung 60601-1 verfügen, können
beispielsweise in der Diagnose, der stationären Gesundheitsversorgung und in der Zahnmedizin zum Einsatz kommen.
Alles mit an Board
Alles, was das Arduino Uno-Mikrocontroller-Board noch braucht, ist eine Stromquelle. Alles andere
bringt das auf dem ATmega328 basierende Board mit. Dazu gehören unter anderem 14 digitale Ein-
und Ausgänge, sechs analoge Eingänge, ein 16-MHz-Kristall-Oszillator und eine USB-Verbindung.
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D I E N S T L E I S T U N G
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D I S T R I B U T I O N & D I E NSTLEISTUNG
GASTKOMMENTAR
NEUE TECHNOLOGIEN SCHNELL ZUGÄNGLICH MACHEN
Distribution ist ein Wachstumsmarkt in Europa, wenn sie
dem Kunden durch Spezialwissen einen Mehrwert bietet.
www.EuE24.net/PDF/EEK11138490
Der gesamtökonomischen Entwicklung
zum Trotz ist die Distribution in Europa nach
wie vor auf Wachstumskurs. Ausgelöst durch
die Schuldenkrise lässt sich allerdings eine
Verunsicherung des Marktes nicht verleugnen,
die sich in kurzfristigerem Bestellverhalten
der Kunden äußert. Für die Distribution
geht diese Situation mit Unwägbarkeiten in
der Lagerhaltung einher. Genauigkeit in der
Disposition, Supply Chain Management und
Logistikkonzepte werden wieder einmal mehr
wahl kombiniert mit Expertise lautet das Erfolgskonzept.
Dabei spielt in manchen vertikalen Märkten
die regional unterschiedliche Umsetzung
von Applikationen eine große Rolle. Verschiedene
Funkstandards dominieren in Europa
oder den USA das Bild für Smart Metering
oder Smart Grid-Anwendungen – um
nur ein Beispiel zu nennen. Ein global operierender
Distributor kann die ganze Palette an
Technologien abdecken und dabei auf regionale
Besonderheiten in der Beratung einge-
zur Königsdisziplin.
Gerald Meier,
Darüber hinaus haben es die Distributoren
Marketing Manager hen. Die Bündelung von Know-how findet
selbst in der Hand, ihr Angebot über die
Lieferung von Komponenten hinaus attraktiv
Central Europe
Future Electronics
also beim Distributor statt und wirkt damit
der Ressourcenknappheit beim Kunden entgegen.
Vorteil für den Kunden: Er bekommt
zu gestalten. Denn Distribution ist heutzutage
viel mehr, als Just-in-time Delivery. Kun-
FutureElectronics.com bereits ab der Konzeptionsphase Entwick-
Info-DE-Future@
den stehen vor der Herausforderung, sich mit
ihren neuen Designs am Markt zu differenzieren.
Neben Logistik gewinnt Support in der Entwicklung
neuer Produkte zunehmend an Bedeutung. Gerade dann, wenn
neue Technologien mit der Kernkompetenz der Kunden verschmolzen
werden müssen. Wenn beispielsweise Trends wie
die permanente Verfügbarkeit von Daten durch drahtlose
Übertragung oder der vom Smartphone bekannte Bedienkomfort
in Geräte Einzug halten soll, ist meist technische Unterstützung
gefragt.
Ein Distributor mit vertikalem Know-how ebnet seinem
Kunden den Weg zu neuen Technologien. Von der Spezialisierung
in Bereichen wie beispielsweise Wireless, Lighting oder
Energy profitiert der Kunde durch eine schnellere Markteinführung
seiner Produkte. Denn ein Distributor, der als One-
Stop-Shop tiefen Einblick in eine Spezialdisziplin bieten und
fundiert in der Phase der Produktentwicklung durch den Vergleich
von Technologien beraten kann, ersetzt die Informationsbeschaffung
bei einzelnen Herstellern. Vielfalt in der Auslungsingenieure
an die Seite gestellt.
Damit wird die Bedeutung der Spezialisierung
transparent. Der Distributor wird zum Enabler neuer
Technologien, die so komplex sind, dass sie der Kunde nicht
mehr allein bewältigen kann. Deshalb ist die Vertikalisierung
auch kein Marketing-Hype, sondern Erfolgsstrategie – sowohl
für den Kunden als auch den Distributor. Denn auch für die
Hersteller in der Line-Card ist der tiefere Zugang zu speziellem
Know-how interessant. Das Spezialwissen ermöglicht es
dem Distributor, über seinen traditionellen Kundenstamm hinaus
zu blicken und neue Märkte zu adressieren.
Die Logistik wird bei aller Spezialisierung ihre Bedeutung
als Rückgrat der klassischen Distribution nicht einbüßen.
Im Gegenteil: Gerade in global agierenden Märkten ist
es für Kunden relevant, überall Zugriff auf die Komponenten
zu haben – aus einer Hand. Eine umfangreiche Lagerhaltung
weltweit mit zahlreichen frei verfügbaren Produkten wird
immer wichtig bleiben – gerade in unsicheren Zeiten. ☐
> MORE@CLICK EEK11138490
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DISTRIBUTION & DIENSTLEISTUNG
LANGZEITVERFÜGBARKEIT SICHERSTELLEN
Die Abkündigung kritischer Bauelemente von Avioniksystemen während der Nutzungszeit muss
beim Design von vornherein eingeplant werden. Die Zusammenarbeit mit einem Fachunternehmen
hilft, die mit der Obsoleszenz verbundenen Risiken zu entschärfen. Hierzu strebt man nicht
nur eine möglichst lange Verfügbarkeit des Bauelements an, sondern trifft auch Vorsorge für die
Zeit nach der Abkündigung.
TEXT: Nicolas Chantier FOTOS: e2v
www.EuE24.net/PDF/EEK11235700
Flugcomputer, Triebwerksmanagement-Einheiten, Navigationseinrichtungen
und Fly-by-Wire-Systeme sind nur einige
Beispiele für Avioniksysteme, die von kritischer Bedeutung für
die Sicherheit eines Luftfahrzeugs sind. Dementsprechend
gründlich, streng und teuer sind die Qualifizierungsprozesse,
die diese Systeme durchlaufen müssen. Problematisch wird es,
wenn z. B. ein im System verwendeter Mikroprozessor vom
Hersteller aus dem Lieferprogramm genommen wird. Grundsätzlich
wäre ein Redesign auf der Basis eines neuen Prozessors
kein unüberwindbares Problem. Dies aber würde erhebliche
Änderungen an der Software nach sich ziehen, so dass der
kostspielige Qualifizierungsprozess erneut vorgenommen werden
müsste. Die Forderung, Systeme über viele Jahre hinweg
unverändert im Einsatz zu lassen, besteht neben der Avionik
auch in anderen Bereichen, zu denen unter anderem die Raumfahrt,
die Eisenbahntechnik oder Steuerungssysteme gehören.
Lange Lebenszyklen als Designkriterium
Beim Design von Avioniksystemen müssen die Mikroprozessoren
zum einen die optimale Kombination aus Verarbeitungsleistung
und Merkmal-Ausstattung für die anvisierte Applikation
mitbringen. In dieser Hinsicht besteht kein Unter-
schied zu anderen Anwendungsgebieten. Zum anderen kommt
hier jedoch die Forderung hinzu, dass die Wahrscheinlichkeit
für eine lange Einsatzdauer bis zur Abkündigung möglichst
hoch sein muss. Bei Mainstream-Mikroprozessoren, wie man
sie in PCs und der IT-Internet üblicherweise einsetzt, vergehen
meist nur sieben Jahre zwischen Markteinführung und
Obsoleszenz. Diese Zeitspanne ist zu kurz für die Avionik und
andere Applikationen, bei denen man für die verwendeten
Bauelemente eher eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren
anstrebt. Schließlich können bei den meisten Avioniksystemen
schon von der Ausarbeitung des ursprünglichen Systemdesigns
bis zum ersten kommerziellen Flug eines neuen Baumusters
mehrere Jahre vergehen. Würde man in solchen Projekten
auf Mainstream-Mikroprozessoren mit ihren notorisch kurzen
Lebenszyklen setzen, würde der gewählte Prozessor mit großer
Wahrscheinlichkeit genau dann abgekündigt werden, wenn
das Flugzeug gerade am Beginn seines Lebenszyklus steht. Für
die Systemdesigner aber kommt es darauf an, ihr Projekt so zu
optimieren, dass das Design über möglichst viele Jahre hinweg
ohne größere Hardwareänderungen hergestellt werden kann.
Unmittelbar nach der Forderung nach maximaler Systemleistung
rückt deshalb die langfristige Produzierbarkeit des qualifizierten
Designs an die zweite Stelle der Bedeutungsskala.
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D I S T R I B U T I O N & D I E NSTLEISTUNG
Abbildung 1: Der Mikroprozessor
TS68040MFB/C25A von e2v
Die Prozessorhersteller haben entsprechend reagiert. Bei
Freescale Semiconductor etwa gibt es für verschiedene Bausteine
(unter anderem aus der PowerPC- und der QorIQ-Serie) ein Longevity-Programm,
das die Verfügbarkeit der Bauelemente für
mindestens zehn Jahre, in einigen Fällen sogar 15 Jahre garantiert
– gerechnet von der Markteinführung an. In der Avionik-Branche
sind Freescale-Prozessoren, ob als normale Freescale-Produkte
oder als e2v- High-Reliability-Versionen, sehr beliebt. Bausteine
wie der 68020 werden in Engine Management Units nach wie vor
eingesetzt und sind heute, Jahrzehnte nach ihrer Einführung und
weit über ihr Obsoleszenz-Datum hinaus, immer noch lieferbar.
Zu verdanken ist dies den Obsolescence-Management-Abkommen
zwischen e2v und den Industrieanwendern. Neuere Power-
PC-Prozessoren werden auch in Flugcomputern eingesetzt. NXP
hat für seine Familie mit ARM-Cortex-M-Prozessoren im März
2012 ebenfalls ein Longevity-Programm mit einer Mindest-Lebenszyklusdauer
von zehn Jahren gestartet.
Obsoleszenz-Problem verlangt nach Spezialisten
Unter den kritischen Bauelementen in der Umgebung der
Mikroprozessoren sind die Speicher hervorzuheben, deren Lebenszyklen
oft noch kürzer sind, so dass das Obsolescence-
Management hier ebenfalls ein wichtiges Thema ist. Hersteller
wie Micron oder Winbond garantieren hier mit speziellen
Longevity-Programmen Mindestlebenszyklen von zehn Jahren
für bestimmte Produkte. Bei der Auswahl der Bauelemente
während der Designphase sollte man somit jene Produkten der
bevorzugen, für die es Longevity-Programme gibt, damit etwaige
Obsoleszenz-Risiken entschärft werden. Sollte es jedoch
unumgänglich sein, ein Bauelement ohne gesicherte Langzeit-
Verfügbarkeit zu verwenden, empfiehlt sich die Hinzuziehung
interner oder externer Fachunternehmen, die die typische Produktlebensdauer
des jeweiligen Herstellers bewerten. Software-
Tools helfen gegebenenfalls bei der Abschätzung des voraussichtlichen
Obsoleszenz-Datums von Bauelementen, deren
Einsatz von den Systemdesignern erwogen wird.
Eigener Interessenverband
Maßnahmen gegen die Obsoleszenz sind so wichtig, dass
hierfür ein eigener Interessenverband, die Components Obsolescence
Group (COG, deutscher Ableger: COG-D) gegründet
wurde. Die Initiativen der Originalhersteller sind zweifellos
positiv zu bewerten, doch in vielen Anwendungen reichen die
Verfügbarkeitsspannen der Longevity-Programme nicht aus.
Es geht dabei nämlich um Zeiträume von 15 oder 20 Jahren
und mehr. Hier kommen die Semiconductor Lifecycle Management
Services (SLiM) von e2v ins Spiel, die die von den
Herstellern selbst abgedeckte Zeitspanne von zehn bis 15 Jahren
um weitere zehn Jahre oder mehr verlängern. Die technische
Machbarkeit vorausgesetzt, könnte ein Bauelement so für
3 0 0 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

DISTRIBUTION & DIENSTLEISTUNG
Abbildung 2:
Der Controller PC8280 von e2v
D I S T R I B U T I O N &
D I E N S T L E I S T U N G
eine Dauer von 30 Jahren und länger verfügbar sein. Ein SLiM-
Programm lässt sich individuell anpassen und durch verschiedene
Optionen ergänzen, die nach Bedarf während des Lebenszyklus
eines Produkts aktiviert werden. Diese Optionen sind:
1. Analyse der Stückliste durch den SLiM-Anbieter mit Blick
auf etwaige Obsoleszenz-Risiken.
2. Verfügbarkeit einer Reihe von Standard-Hi-Rel-Halbleiterprodukten,
die vom SLiM-Anbieter während des normalen
Lebenszyklus vor der Abkündigung angeboten werden.
Hierbei handelt es sich um Hi-Rel- oder Spezialversionen
der Standard-Halbleiterbausteine, die mit einem besonderen
Datenblatt unter dem Namen des SLiM-Anbieters angeboten
werden. Diese Phase vor dem LBO-Datum (Last
Buy Opportunity) ist wichtig, damit die folgenden Phasen
technisch möglich, zuverlässig und sicher sein können.
3. Langzeit-Aufbewahrung von Wafern vor dem LBO-Datum
und Herstellung von Produkten aus den bevorrateten Wafern
nach dem LBO-Datum.
Bei diesem so genannten Wafer Banking werden die Wafer
an sicheren Orten und unter geeigneten Bedingungen jahrelang
gelagert. Auch Jahre nach dem LBO-Datum kann
man aus diesen Wafern fertige Produkte herstellen, sofern
der SLiM-Anbieter die nötige Produktionskapazität langfristig
eingeplant hat. Entscheidend hieran ist, dass die Bevorratung
in Form von Wafern erfolgt, die bei entsprechen-
UNMÖGLICH GIBT’S NICHT.
Als Spezialist für Verbindungstechnik ist MES rund um
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D I S T R I B U T I O N & D I E NSTLEISTUNG
der Lagerung nicht den Alterungseinflüssen unterliegen
wie fertige ICs. Weiterer Vorteil: die Garantiezeit für diese
Bauteile wird nicht vom Produktionsdatum der Wafer an
gerechnet, sondern erst ab der Verarbeitung der Wafer zu
fertigen Produkten. Der Wafer-Vorrat kann im Rahmen eines
Vertrags zwischen dem SLiM-Anbieter und dessen
Kunden angelegt werden, um die Verfügbarkeit für die geplante
Lebensdauer des Kundensystems zu gewährleisten.
4. Produkt-Redesign zur Verlängerung der Produktionszeit,
auch bei erschöpftem Wafer-Vorrat.
Obsolete Bauelemente können mit dieser Option ein Redesign
erfahren, wenn sämtliche bevorrateten Wafer verbraucht
sind. Dies hängt allerdings von der technischen
Machbarkeit ab und gestaltet sich bei der neuesten Generation
von Multi-Core-Prozessoren zunehmend schwieriger.
Dennoch ist es in einigen Fällen ein gangbarer Weg, den
Lebenszyklus eines Bausteins in einer neuen Foundry entscheidend
zu verlängern.
Für Anbieter birgt die Umsetzung der Optionen 3 und 4
durchaus gewisse Tücken. Schließlich soll die unveränderte
Qualität und Leistungsfähigkeit der Bauelemente viele Jahre
über das Obsoleszenz-Datum hinaus garantiert und vertraglich
festgeschrieben werden. In jedem Fall setzt dies die Schaffung
einer speziellen Organisation sowie beträchtliche Kapitalinvestitionen
voraus. Zum Beispiel ist es bei Option 3 nicht
damit getan, aus den auf Lager gelegten Wafern fertige Pro-
dukte herzustellen. Die fertigen Bauelemente müssen vielmehr
auch so getestet werden, dass für sie die gleiche Garantie geboten
werden kann wie für die Originalbauteile. Umfangreiche
Ingenieurleistungen sind hier ebenso nötig wie immense Aufwendungen
für die passenden Prüfsysteme und -werkzeuge.
e2v hat Anfang der 1980-er Jahre mit Freescale einen langfristigen
Vertrag geschlossen, der unter anderem eine intensive
technische Zusammenarbeit zwischen beiden Unternehmen
beinhaltet. Hierdurch ist es e2v möglich, auch komplexe Prozessoren
mit hoher Qualität und Zuverlässigkeit zu produzieren.
Notwendig war dazu unter anderem die Beschaffung der
gleichen automatischen Prüfsysteme, die auch Freescale für
seine Produktionsprüfungen einsetzt. So lässt sich die gleiche
Testsoftware verarbeiten, und auch die komplexesten Prozessoren
lassen sich mit höchster Gründlichkeit prüfen.
Die Eigenentwicklung von Prüfprogrammen nämlich
scheidet angesichts der ständig wachsenden Komplexität der
Multicore-Prozessorarchitekturen eindeutig aus. Die zweite
Option der obigen Liste ist folglich eine absolute Vorbedingung,
um die Optionen 3 und 4 überhaupt anbieten zu können.
Besonders günstig sind die Voraussetzungen, wenn der SLiM-
Anbieter das betreffende Produkt schon vor der Abkündigung
im Programm hat. In diesem Fall sind die Produktionseinrichtungen,
Werkzeuge, Maschinen und Prozesse bereits vollständig
ausgereift, wenn der ursprüngliche Hersteller das Bauelement
aus dem Programm nimmt. ☐
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DISTRIBUTION & DIENSTLEISTUNG
FÜGEN MIT LICHT
Modernes Laser-Kunststoffschweißen hat sich in Kfz-Industrie und Medizintechnik mit ihren
Null-Fehler-Forderungen bewährt. Kunststoffe sind leicht, einfach zu bearbeiten, robust und
günstig – mit vielen guten Eigenschaften. Oft sind es zwei oder mehr Komponenten, die,
miteinander verbunden, das endgültige Produkt bilden. Für das Verbinden der Fügepartner
stehen mehrere Verfahren zur Wahl.
TEXT: Lars Ederleh FOTOS: LaserMicronics
www.EuE24.net/PDF/EEK11091620
Abgesehen von Schraub- und Klemmverbindungen haben
sich einige Verfahren etabliert, die Ober- und Unterteil mit einer
Naht fügen.
Beim Reibschweißen (z. B. Ultraschallschweißen) werden
die beiden Fügepartner relativ zueinander bewegt, so dass Reibungswärme
in der Fügenaht zur Plastifizierung führt. Ein hoher
Fügedruck senkrecht zur Schweißnaht leitet die Verbindung
ein. Dabei treten hohe mechanische und dynamische
Beanspruchungen auf, es fallen erhebliche Werkzeugkosten an,
und die Schweißnaht kann durch Partikelbildung beeinträchtigt
sein. Integrierte elektronische Komponenten bleiben von
mechanischen Belastungen verschont, was zu geringeren Ausfallraten
und einer höheren Langzeitstabilität führt.
Beim Heizelementschweißen werden die Fügezonen der
beiden Fügepartner durch Direktkontakt oder thermische
Strahlung bis zur Plastifizierung erwärmt und dann unter
Druck verschweißt. Dieses Verfahren ist nur bei hohen Stückzahlen
wirtschaftlich, weil es aufwändige Werkzeuge mit Thermoelementen
einsetzt. Durch Direktkontakt kann es zur Verletzung
der Oberfläche kommen, und auch die thermische
Beanspruchung des Gesamtbauteils ist bei der Prozessevaluation
zu beachten.
Beim Kleben wird eine zusätzliche Stoffgruppe eingesetzt.
Es bedingt einen hohen operativen Aufwand auch für die Reinigung
der Werkzeuge und setzt eine relativ hohe Prozessdauer
voraus.
Jedes Fügeverfahren hat seine Stärken und Schwächen –
und im Vergleich gewinnt das Laser-Kunststoffschweißen. Ein
Laserstrahl, der auf ein Objekt trifft, kann es entweder durchdringen,
wird reflektiert oder absorbiert. Nur der absorbierte
Energieanteil wirkt.
Beim Laser-Kunststoffschweißen kommen ein lasertransparenter
und ein laserabsorbierender Werkstoff zum Einsatz.
Der Laser durchstrahlt den oberen, lasertransparenten Fügepartner
und schmilzt die Oberfläche des darunterliegenden,
laserabsorbierenden Bauteils an. Durch geringen Druck entsteht
eine Wärmeleitung, die den oberen Fügepartner anschmilzt.
Beim Schweißen wird ein Laser im nahen Infrarotbereich
eingesetzt. Daher können die lasertransparenten Fügepartner
fast jede beliebige Farbe annehmen. Um die gesamte
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D I E N S T L E I S T U N G
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3 0 3

D I S T R I B U T I O N & D I E NSTLEISTUNG
Abbildung 1: Die Laserenergie
wirkt genau in
der Schweißnaht.
Bandbreite der Möglichkeiten abzudecken, sind umfangreiche
Kenntnisse der Laserprozesse sinnvoll. Nach erfolgter Prozessdefinition
läuft die Produktion ohne besondere Fachkenntnisse.
Gegenüber anderen Verfahren zeichnet sich das Laser-
Durchstrahlschweißen durch viele Vorteile aus. Die thermische
Belastung ist auf einen engen Bereich an der Schweißnaht
begrenzt. Der geringe Fügedruck führt zu günstigen
Werkzeugen. Und da der Laserstrahl die Oberfläche nicht berührt,
treten auch keine Werkzeugmarken auf. Das Lasersystem
erzeugt eine absolut partikelfreie, optisch und hygienisch
einwandfreie Schweißnaht, die bereits beim Schweißen qualifiziert
werden kann. So eignet sich das Laser-Kunststoffschweißen
hervorragend für Anwendungen z. B. in der Automobilindustrie
oder in der Medizintechnik. Änderungen der
Schweißkontur sind jederzeit möglich, denn die Steuerung
des Laserstrahls erfolgt über eine Software. Das gleiche Lasersystem
kann zum Herstellen seriennaher Prototypen bei
der Prozessevaluation oder auch bei der Serienproduktion
eingesetzt werden. Der Laserprozess erlaubt eine Produktion
mit hoher Varianz.
Für kleine Bauteile empfiehlt sich vor allem das Quasisimultanschweißen.
Dabei führt ein Galvanometer-Scanner den
Laserstrahl entlang der Schweißnaht, bis die gewünschte
Schweißungstiefe sicher erreicht ist. Aufgrund der hohen Abtastgeschwindigkeit
schmilzt das Material entlang der gesamten
Schweißnaht auf. Die Bauteile verbinden sich entlang der
Schweißnaht quasi gleichzeitig. Durch programmierbare Laserscanner
ist dieses Verfahren sehr flexibel.
Quasisimultan- und Konturschweißen
Das Quasisimultanverfahren eignet sich vor allem für Bauteile
bis ca. 400 mm x 400 mm. Dabei reichen einfache Aufnahmen
für die Bauelemente aus. Haupteinsatzgebiet ist das zuverlässige
Verschließen von Sensor- oder Elektronikgehäusen. Das
damit verwandte Simultanschweißen erfordert einen hohen
Aufwand in der Lasertechnik, weil die gesamte Schweißnaht
gleichzeitig bestrahlt werden muss. Diese Technologie ist nur
bei Produktionsläufen mit sehr großen Stückzahlen sinnvoll.
Auch beim Fügen von Großbauteilen setzen Entwickler auf die
Vorteile des Laserschweißens. Beim so genannten Kontur-
3 0 4 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

DISTRIBUTION & DIENSTLEISTUNG
D I S T R I B U T I O N &
D I E N S T L E I S T U N G
schweißen werden große Bauteile
wie Karosserieteile, Automobilleuchten
oder Solarpanels
bearbeitet. Ein Positioniersystem
– z. B. ein Roboter
– führt den Laserstrahl einmal
entlang der Schweißnaht.
Dieses Verfahren kann
theoretisch beliebig große Bauteile
fügen. Das Konturschweißen
kommt mit geringen Fügetiefen
aus. Dadurch ist die resultierende
Schweißnahtbreite
geringer als bei vergleichbaren
Prozessen – ein Garant für
Schweißungen, die sehr hohe
Anforderungen an die optischen
Qualitäten stellen.
Beim von LPKF patentierten
Hybridschweißen führt
ein Roboter die Laseroptik
entlang der Schweißnaht und
heizt den unmittelbaren
Schweißbereich durch Halogenstrahler
auf. Das Schweißen
im Wärmefeld beschleunigt
den Schweißprozess und
verringert Spannungen im
Bauteil.
Kontrollierte Prozesse –
optimale Produkte
Bei kritischen Prozessen
ist Qualität gefragt – und diese
Qualität muss dauerhaft geliefert
und dokumentiert werden.
Beim Laser-Kunststoffschweißen
existiert gleich eine
ganze Reihe von Verfahren,
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D I S T R I B U T I O N & D I E NSTLEISTUNG
Abbildung 2: Zwei Meter
Schweißnaht auf der Fläche
eines Mobiltelefons.
mit denen sich die korrekte Schweißung ermitteln lässt. Eine
entsprechende Schnittstelle vorausgesetzt, erlaubt das Laser-
Kunststoffschweißen ein lückenloses Tracking & Tracing, wie es
etwa in der Automobilindustrie und der Medizintechnik vorausgesetzt
wird. Eine Erfassung der Prozessdaten im Schweißprozess
macht eine nachfolgende Kontrolle überflüssig und
führt in vielen Fällen dazu, dass der Laser die festgestellte Fehlstelle
selbständig korrigiert. Beim Quasisimultanschweißen
bietet sich die Fügewegüberwachung an. Dabei gilt eine definierte
Setzung über das gesamte Bauteil als Kriterium für eine
erfolgreiche Schweißung. Gegebenenfalls steuert das Lasersystem
nach und wiederholt das Abfahren der Kontur, bis die erforderliche
Schweißtiefe erreicht ist.
Bei der Pyrometerkontrolle wird ein Temperaturverlauf während
des Schweißvorgangs gemessen und in einer Kurve aufgetragen.
Verlässt diese Kurve einen definierten Bereich zwischen
oberer und unterer Grenze, könnte beispielsweise ein Materialfehler
vorliegen oder ein Fremdkörper die Schweißung behindern.
Bei Bedarf lässt sich das Temperatursignal auch direkt zur
Regelung der Laserleistung einsetzen. Die Verbrennungsdiagnostik
erkennt thermische Fehlstellen, die Kameraerfassung
misst die Schweißnahtbreite und prüft die Homogenität visuell.
Ein völlig neues Verfahren ist die Reflexionsdiagnostik, die ab
Herbst optional für die Schweißsysteme geordert werden kann.
Sie nutzt den physikalischen Effekt der Totalreflexion von
Licht an Grenzflächen. Im ungeschweißten Zustand existiert
eine solche Grenzfläche zwischen beiden Fügepartnern. Wenn
dort Licht – auch von einem Laser – einfällt, wird ein bestimmter
Teil reflektiert. In einem geschweißten Bereich entfällt eine
Grenzfläche, und die gemessene Reflektion fällt geringer aus.
Fehlerhafte Stellen fallen durch eine höhere Lichtenergie auf.
Mit diesen Verfahren lässt sich die Schweißnahtgüte schon
im Prozess bewerten. Je nach Produktanforderung lassen sich
die Verfahren für ein lückenloses Tracking&Tracing einzelner
Bauteile kombinieren. Durch die große Bandbreite an verwendbaren
Materialien und Schweißverfahren sind für einen sicheren
und wirtschaftlichen Prozess sowohl Verfahrens- wie auch
Materialkenntnisse erforderlich – und auch die Erfahrung aus
einer großen Zahl realisierter Projekte hilft bei der Prozessevaluation
und Optimierung.
Die Business Unit Laser-Kunststoffschweißen von LaserMicronics
hat ihren Sitz direkt bei LPKF als Hersteller der verwendeten
Laserschweißsysteme und bietet dort Beratungsdienstleistungen
und Auftragsfertigung auf diesen Lasersystemen an
– auch unter Reinraumbedingungen. ☐
> MORE@CLICK EEK11091620
3 0 6 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

Inhalt der Rubrik
VERZEICHNISSE
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308 Autorenverzeichnis
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VERZEICHNISSE

V E R Z E I C H N I S S E
A U T O RENVERZEICHNIS
Autorenverzeichnis
A
Tony Armstrong . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
ist Director of Product Marketing, Power
Products bei Linear Technology
T +1/408/432-1900
tarmstrong@linear.com
Stèphane Attal . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
ist Geschäftsführer bei EMSCAN
T +1/416822/9427
stephane.attal@emscan.com
B
Matthias Bauer . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
ist Geschäftsführer bei 4D Engineering
T +49/921/7877730
bauer@four-d.de
Hartmut Berndt . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
ist Inhaber von B.E.STAT European ESD
Competence Centre
T +49/35204/2039-0
hberndt@bestat-esd.com
Oliver Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
ist Marcom Manager bei setron
+49/531/8098-253
Oliver.Block@setron.de
Malte Borges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
arbeitet im Marketing von
LPKF Laser & Electronics
T +49/5131/7095-1327
malte.borges@lpkf.com
Werner Bresch . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
ist Geschäftsführer bei GvA Leistungselektronik
T +49/621/78992-12
w.bresch@gva-leistungselektronik.de
Gerhard Brüser . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
ist leitender Entwicklungsingenieur für
Steckverbinder bei Fischer Elektronik
T +49/2351/435-147
g.brueser@scherelektronik.de
Bruno Burger . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
ist Abteilungsleiter Leistungselektronik
beim Fraunhofer-Institut für Solare
Energiesysteme
T +49/761/45885222
bruno.burger@ise.fraunhofer.de
C
Nicolas Chantier . . . . . . . . . . . . . . . . 299
arbeitet im Bereich Product Marketing -
HRS Division bei e2v
T +33/47658/32-02
nicholas.chantier@e2v.com
Michael Couleur . . . . . . . . . . . . . . . . 220
ist Analog Designer
bei Texas Instruments
T +49/800/275-83927
asktexas@ti.com
Alexander Craig . . . . . . . . . . . . . . . . 217
ist Principle Engineer bei
Fairchild Semiconductor
T +1/321/610-4976
alex.craig@fairchildsemi.com
Paul Cunningham . . . . . . . . . . . . . . . 163
ist Senior Group Director of Engineering
bei Cadence Design Systems
T +1/408428-5887
paulc@cadence.com
D
Tito Das . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
ist Vertical Market Manager Infrastructure
bei Schroff
T +49/7082/794-89198
Tito.Das@pentair.com
Steffen Dosch . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
ist wissenschaftlicher Angestellter am
KIT - Institut für Produktionstechnik
T +49/721/608-45885
Steffen.Dosch@kit.edu
Achim Döbler . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
ist Field Application Engineer bei Actron
T +49/89/99150928
ad@actron.de
Jörg Döppner . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
ist Vertriebsleiter bei InfraTec
T +49/351/871-8620
thermo@InfraTec.de
E
Michael Eberlin . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
ist Projektleiter am Fraunhofer-Institut für
Solare Energiesysteme
T +49/761/45885222
michael.eberlin@ise.fraunhofer.de
Lars Ederleh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
ist Geschäftsführer bei LaserMicronics
T +49/5131/90811-2511
l.ederleh@lasermicronics.de
Heiko Ehrenberg . . . . . . . . . . . . . . . . 173
ist Technology Ofcer für Embedded-
Systems-Access (ESA) bei Göpel Electronic
T +49/3641/6896-0
h.ehrenberg@goepelusa.com
Michael Eisenmann . . . . . . . . . . . . . 264
ist Consultant Audio Technology
bei Dr. Hubert
T +49/234/2984-4980
eisenmann@drhubert.de
F
Jürgen Fleischer . . . . . . . . . . . . . . . . 267
ist Professor am KIT -
Institut für Produktionstechnik
T +49/721/608-45885
juergen.eischer@kit.edu
Andreas Friedrich . . . . . . . . . . . . . . . 225
ist Technischer Leiter
bei Allegro MicroSystems
T +33/4505180-37
afriedrich@allegromicro.com
G
Christian Ganninger . . . . . . . . . . . . . 228
ist Product Manager Systems bei Schroff
T +49/7082/794-633
Christian.Ganninger@pentair.com
Alexander Gerfer . . . . . . . . . . . . . . . . 122
ist Leiter Produktmanagement
bei Würth Elektronik
T +49/7942/945-0
eiSos@we-online.de
Joan Gibson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
arbeitet bei Agilent Technologies
T +49/7031/464/6333
contactcenter_germany@agilent.com
Gregor Groß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
ist Geschäftsführer bei Alpha-Board
T +49/309270/32-29
gregor.gross@alpha-board.de
Siegfried Gross . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
ist Vice President und General Manager
der Electronic Test Division
bei Agilent Technologies
T +49/7031/464/6333
contactcenter_germany@agilent.com
H
Ernst Halder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
ist Geschäftsführer Technik
bei Novotechnik
T +49/2711/44489-0
halder@novotechnik.de
3 0 8 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

AUTORENVERZEICHNIS
VERZEICHNISSE
w w w. E u E 2 4 . n e t
Jürgen Harpain . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
ist Entwicklungsleiter
bei Fischer Elektronik
T +49/2351/435-103
J.Harpain@scherelektronik.de
Stefan Hauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
ist Vorstand bei Unitronic
T +49/211/9511 - 0
Stefan.Hauf@unitronic.de
Wolfgang Heinz-Fischer . . . . . . . . . . . 90
ist Leiter Marketing / PR bei der TQ-Group
T +49/8153/9308-475
hei@tq-group.com
Frank Heller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
ist Entwicklungsingenieur für Hardware,
Grundlagen- und Technologieentwicklung
bei ebm-papst
T +49/7724/81-0
info2@de.ebmpapst.com
Patrik Hellmüller . . . . . . . . . . . . . . . . 160
ist MarCom Manager bei Syslogic
T +49/7741/9671-420
patrik.hellmueller@syslogic.com
Stephan Herzog . . . . . . . . . . . . . . . . 246
ist Applikations-Ingenieur bei LeCroy
T +49/6221-82700
stephan.herzog@lecroy.com
Patrick Hibbs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
ist Senior Global Strategic Market
Manager bei TE Circuit Protection
T +1/650/361-6900
Patrick.Hibbs@te.com
Robert Hippler . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
ist Produktmanager Industrial Field
Connectivity bei Phoenix Contact
T +49/5235/3-30254
rhippler@phoenixcontact.com
Wolfgang Horrig . . . . . . . . . . . . . . . . 234
ist Sales Manager
bei EA-Elektro-Automatik
T +49/2162/378524
horrig@elektroautomatik.de
Dominik Huwig . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
ist Senior Research Scientist
bei RRC Power Solutions
T +49/6841/9809-464
Dominik.Huwig@rrc-ps.de
K
Stefan Kammerl . . . . . . . . . . . . . . . . 261
ist tätig im Bereich EMV, Umweltsimulation
und Gerätesicherheit
bei TÜV SÜD Product Service
T +49/9421/5522 – 22
stefan.kammerl@tuev-sued.de
Lucas Kehl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
ist Produktmanager bei Lapp
T +49/711/7838-01
lucas.kehl@lappgroup.com
Jürgen Kern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
ist CEO bei NetModule
T +41/31985/25-10
Juergen.kern@netmodule.com
Stefan Klein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
ist Applikationsingenieur Produktmanagement
bei Würth Elektronik
T +49/7942/945-5845
stefan.klein@we-online.de
Kai Klimkiewicz . . . . . . . . . . . . . . . . 183
ist Field Application Engineer Central
Europe bei Cree
T +49/89/5484
CreeEurope@cree.com
Thomas Knies . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
ist Mitarbeiter im Bereich Division Device
Connectors bei Phoenix Contact
T +49/5235/3-30052
tknies@phoenixcontact.com
Michael Kolitsch . . . . . . . . . . . . . . . . 257
ist Systementwickler Abgasnachbehandlung
bei Robert Bosch
T +49/711/811-22691
michael.kolitsch@de.bosch.com
L
Ulrich Lauff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
ist Manager Marketingkommunikation
bei Etas
T +49/711/89661-480
ulrich.lauff@etas.com
Uwe Lembcke . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
ist Service Engineer bei C.O.P.S. Elektronik
T +49/4531/1784 21
uwe.lembcke@cops-elektronik.com
Wolfgang Löwl . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
ist Gruppenleiter Entwicklung Messund
Applikationssysteme im
Bereich Motorsteuerungssysteme
bei Robert Bosch
T +49/711/811-20998
Wolfgang.Loewl@de.bosch.com
Michael Lüdke . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
ist Produktmanager Industrial Field
Connectivity bei Phoenix Contact
T +49/5235/3-30252
mluedke@phoenixcontact.com
M
Vasu Madabushi . . . . . . . . . . . . . . . . 169
ist Senior Product Marketing Manager
bei Cadence Design Systems
T +1/408/9146551
vasu@cadence.com
Rich Markley . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
arbeitet bei Agilent Technologies
T +49/7031/464/6333
contactcenter_germany@agilent.com
William Marshall . . . . . . . . . . . . . . . . 116
ist Content Editor Semiconductors
bei RS Components
T +44/1536/405568
william.marshall@rs-components.com
Gustavo Martinez . . . . . . . . . . . . . . . 109
ist Senior Systems Engineer
bei Texas Instruments
T +49/800/275/83927
asktexas@ti.com
Gerald Meier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
ist Marketing Manager DACH
bei Future Electronics
T +49/89/95727-0
Info-DE-Future@FutureElectronics.com
Cristian Mirimao . . . . . . . . . . . . . . . . 188
arbeitet im Sales & Marketing
bei C.O.P.S. Elektronik
T +49/214/86901-12
cristian.mirimao@cops-elektronik.com
Spiro Moskov . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
ist Applikationsingenieur
bei Agilent Technologies
T +49/7031/464/6333
contactcenter_germany@agilent.com
David Murray . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
arbeitet bei Agilent Technologies
T +49/7031/464/6333
contactcenter_germany@agilent.com
Christoph Müller . . . . . . . . . . . . . . . . 257
ist Produktmanager Steuergerätezugang
für Messen, Kalibrieren und Diagnose
bei Etas
T +49/711/89661-374
christoph.mueller@etas.com
Peter Müller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
ist Product Line Manager
bei Kontron Europe
T +49/991/37024-615
Peter.mueller@kontron.com
3 0 9
VERZEICHNISSE

V E R Z E I C H N I S S E
A U T O RENVERZEICHNIS
P
Stefan Palm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
ist Business Development Manager
Embedded Computing bei Moxa
T +49/89/37003990
stefan.palm@moxa.com
R
Lutz Ramonat . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
ist tätig bei der Zentralen Forschung
und Entwicklung, Lagertechnologie und
Zuverlässigkeit bei ebm-papst
T +49/7724/81-0
info2@de.ebmpapst.com
Ellen-Christine Reiff . . . . . . . . . . . . . 133
ist Redakteurin im Redaktionsbüro
Stutensee
T +49/7244/73969-0
ereiff@rbsonline.de
Florian Reiners . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
ist Projektleiter am Fraunhofer-Institut
für Solare Energiesysteme
T +49/76145 88-863
orian.reiners@ise.fraunhofer.de
Wolfgang Reitberger . . . . . . . . . . . . . 280
ist Geschäftsführer/Leiter Exportkontrolle
und Zoll bei Kunze Folien
T +49/89/666682-0
w.reitberger@heatmanagement.com
Klaus Ries-Müller . . . . . . . . . . . . . . . 257
ist Produktmanager Leistungselektronik
bei Robert Bosch
T +49/711/811-24367
klaus.ries-mueller@de.bosch.com
Lon Robinson . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
ist ESD Protection Marketing
Manager Consumer Segment
bei ON Semiconductor
T +49/89/930808-0
gary.malmberg@onsemi.com
S
Mats Sandvik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
ist Applications Engineer bei Stegia
T +49/89/930808-0
gary.malmberg@onsemi.com
Tom Schipper . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
ist wissenschaftlicher Angestellter am
KIT - Institut für Hochfrequenztechnik
und Elektronik
T +49/721/608-45885
tom.schipper@kit.edu
Joachim Schlosser . . . . . . . . . . . . . . 164
ist Manager Application Engineering
bei MathWorks
T +49/241/4757-6700
Joachim.Schlosser@mathworks.de
Christian Schneider . . . . . . . . . . . . . 142
ist Marketingleiter bei E.E.P.D.
T +49/8136/2282-0
christian.schneider@eepd.de
Bert Schukat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
ist Geschäftsführer von Schukat
T +49/2173/950-5
info@schukat.com
Stefan Sester . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
ist Produktbereichsleiter Rotative Sensoren
bei Novotechnik
T +49/711/4489-0
sester@novotechnik.de
Randy Skinner . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
ist Staff Product Marketing Engineer
bei Lattice Semiconductor
T +1/503/8000
randy.skinner@latticesemi.com
Markus Stocklas . . . . . . . . . . . . . . . . 253
ist Applikationsingenieur Agilent
Technologies
T +49/7031/464/6333
contactcenter_germany@agilent.com
Olivier Stalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
ist Gruppenleiter am Fraunhofer-Institut
für Solare Energiesysteme
T +49/761/45885222
olivier.stalter@ise.fraunhofer.de
Thomas Steinecke . . . . . . . . . . . . . . 113
ist Leiter des EMV-Teams im Bereich
Automotive Microcontrollers bei Inneon
Technologies
T +49/89/234-84979
thomas.steinecke@inneon.com
Kai Strübbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
ist Leiter Embedded Systems
bei TÜV Süd
+49 89 5791-1627
kai.struebbe@tuev-sued.de
T
Harald Thomas . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
ist Channel Technical Manager EMEA
bei Cree
T +49/89/5484-2200
CreeEurope@cree.com
Thanh Tran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
ist New End Equipments CTO
bei Texas Instruments
T +49/800/275/83927
asktexas@ti.com
Matthew Tyler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
ist Product Marketing Manager
bei ON Semiconductor
T +49/89/930808-0
gary.malmberg@onsemi.com
W
Konrad Walch . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
ist Vertriebsingenieur bei Emco Elektronik
T +49/89/8955650
kwalch@emco-elektronik.de
Oliver Walter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
ist CEO bei Camtec
T +49/721/46596-15
oliver.walter@camtec-gmbh.com
Thomas Wenzel . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
ist Geschäftsführer des Bereiches
Boundary Scan bei Göpel Electronic
T +49/3641/6896-0
t.wenzel@goepel.com
Frank Wiegard . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
ist Protocol Analyzer Specialist bei LeCroy
T +49/6221/82700
Frank.wiegard@lecroy.com
Steev Wilcox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
ist Senior Architect
bei Cadence Design Systems
T +44/122/322-3114
steev@cadence.com
Oliver Winzenried . . . . . . . . . . . . . . . 176
ist Vorstand bei Wibu-Systems
T +49/721/93172-0
info@wibu.com
Dave Wyban . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
ist Applikationsingenieur
bei Keithley Instruments
T +49/1/440/248-0400
dwyban@keithley.com
Z
Andreas Zeiff . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
ist Mitarbeiter im Redaktionsbüro Stutensee
T +49/7244/73969-0
azeiff@rbsonline.de
Holger Zeltwanger . . . . . . . . . . . . . . . 94
arbeitet bei CAN in Automation
T +49/911/928819-0
headquarters@can-cia.org
Thomas Zwick . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
ist Professor am KIT – Institut für
Hochfrequenztechnik und Elektronik
T +49/721/608-45885
thomas.zwick@kit.edu
Lukasz Zwirello . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
ist wissenschaftlicher Angestellter am
KIT – Institut für Hochfrequenztechnik
und Elektronik
T +49/721/608-45885
lukasz.zwirello@kit.edu
3 1 0 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

REDAKTIONSBEIRAT
VERZEICHNISSE
Redaktionsbeirat
Josef Behammer
ist VP Product Management
bei Kontron Europe
T +49/991/37024-483
josef.behammer@kontron.com
Wolfgang Heinz-Fischer
ist Leiter Marketing / PR
bei der TQ-Gruppe
T +49/8153/9308-475
hei@tq-group.com
Martin Reuter
ist Technical Director Digital Design &
Verication Solutions
bei Mentor Graphics
T +49/89/57096-0
martin_reuter@mentor.com
Frank Behrens
ist PR Manager Europe
bei RS Components
T +49/6105/401803
Frank.Behrens@rs-components.com
Andreas Lambauer
ist Global Account Director
bei Xilinx
T +49/7051/168384
andreas.lambauer@xilinx.com
Dr. Gerhard Roos
ist Managing Director
bei Fujitsu Semiconductor Embedded
Solutions Austria
T +43/732/90305-246
Gerhard.Roos@de.fujitsu.com
Christian Eder
ist Director Marketing
bei Congatec
T +49/991/2700-146
Christian.Eder@congatec.com
Klaus Engelhardt
ist FAE Manager
bei Altera
T +49/89/32182544
kengelhardt@altera.com
Karsten Lengnink
ist Director Marketing EMEA
bei Schroff
Pentair Technical Products EMEA
T +49/7082/794-522
karsten.lengnink@pentair.com
Joachim Mesenholl
ist Geschäftsführer
bei der Technischen Akademie Esslingen
T +49/711/3400810
joachim.mesenholl@tae.de
Christoph Stoppok
ist Bereichsleiter Components,
Mobility & Systems
Geschäftsführer FV Electronic
Components and Systems
Geschäftsführer FV PCB and
Electronic Systems beim ZVEI –
Zentralverband Elektrotechnik- und
Elektronikindustrie e.V.
T +49/69/6302-276
stoppok@zvei.org
Thomas Grasshoff
ist Leiter Produktmanagement
International bei Semikron
T +49/911/6559-868
thomas.grasshoff@semikron.com
w w w. E u E 2 4 . n e t
3 1 1
VERZEICHNISSE

V E R Z E I C H N I S S E
I N S E RENTENVERZEICHNIS
Inserentenverzeichnis
N U M E R I S C H
4D Engineering ............................................................165
A
Actron .........................................................................186
Agilent Technologies ..................... 241, 242, 244, 253, 274
Allegro MicroSystems Europe ......................................225
Alpha-Board ...............................................................284
AMS ..............................................................................18
Arrow Central Europe .............................................19, 150
B
B.E.STAT European ESD Competence Centre .................292
Beta Layout .................................................................153
Binder ...........................................................................20
BJZ ............................................................................129
Bosch .........................................................................257
C
C.O.P.S. Elektronik ......................................................188
Cadence Design Systems .............................................169
Camtec Systemelektronik ............................................237
CAN in Automation .........................................................94
Codico .................................................................21, 302
Congatec .....................................................................161
Contrinex ......................................................................22
Cree Europe .........................................................23, 183
D
Danfoss Silicon Power ...................................................24
Digi-Key ........................................................25, 295, 296
Distrelec Schuricht ....................................................2. US
E
E.E.P.D. ................................................. 28, 139, 140, 142
e2v .............................................................................299
EA Elektro-Automatik ............................................26, 234
ebm-papst St. Georgen ..........................................27, 200
Eldis Ehmki & Schmid ...................................................29
Elmeko ........................................................................203
Elring Klinger .................................................................30
Emco Elektronik ....................................................31, 271
Etas ..............................................................32, 163, 257
F
Fabrimex Systems .........................................................33
Fairchild Semiconductor ...............................................217
Fischer Elektronik .................................. 34, 100, 207, 208
Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ................102
Fuji Electric Europe .................................................13, 35
Future Electronics .................................................36, 298
G
Göpel Electronic ...........................................................173
GSN ...........................................................................211
GvA Leistungselektronik .................... 7, 37, 213, 214, 216
H
Heger ............................................................................38
Heiden Power ...............................................................39
Heitec ..........................................................................40
Hivolt.de ........................................................................41
Dr. Hubert ..............................................................42, 264
I
Icotek ..........................................................................209
Imst ......................................................................43, 117
Inneon Technologies ............................................44, 113
InfraTec .......................................................................289
International Rectier .....................................................45
Intertek ........................................................................46
Isabellenhütte Heusler ............................................47, 127
K
Keithley .......................................................................250
KIT IHE ........................................................................267
Kontron Europe .................................... 143, 147, 149, 151
Kunze Folien ................................. 48, 229, 277, 278, 280
L
Lapp ...........................................................................196
LaserMicronics ............................................................303
Lattice Semiconductor ..................................................222
Teledyne LeCroy Europe ................................49, 245, 246
Linear Technology .................................................50, 190
LPKF Laser & Electronics .......................................51, 281
M
MathWorks ..................................................................164
Megatec Electronic ................................................52, 155
MES Electronic Connect .........................................53, 301
MicroConsult ........................................................54, 145
Micro-Epsilon .......................................................55, 251
Mitsubishi Electric Europe ......................................56, 4.US
Mooser Consulting ........................................ 17, 57, 3. US
Mouser Electronics ........................................................58
Moxa ...........................................................................157
N
NetModule ...................................................................146
Novotechnik ................................................................133
O
Omicron Lab .........................................................59, 273
ON Semiconductor .................................................97, 126
P
Phoenix Contact .............................................60, 197, 205
Phoenix Testlab ..............................................................61
Power Control Electronic ..............................................235
Proton Electrotex ...........................................................62
R
Rosenberger ..................................................................63
RRC Power Solutions ...................................................231
RS Components ............................................64, 116, 305
Rutronik ..................................................................15, 65
S
Samtec .........................................................................11
Schlösser .............................................................66, 287
Schroff ................................................ 193, 194, 202, 228
Schukat Electronic ................................. 67, 179, 180, 182
Schurter ................................................................68, 199
SE Spezial-Electronic .....................................................71
Semikron International ...................................................69
Sepa Europe .................................................................70
Setron .............................................................16, 72, 123
Spitzenberger + Spies ....................................................73
Stegia ...........................................................................97
Syslogic Datentechnik ...........................................74, 160
T
TAE Technische Akademie Esslingen .......................75, 307
TE Circuit Protection ....................................................136
TE Connectivity ..............................................................77
Tecnotron Elektronik ..................................................9, 76
Telegärtner .................................................................210
Teseq ...........................................................................78
Texas Instruments ................................................109, 220
TQ-Systems ................................. 79, 87, 88, 90, 154, 159
TÜV Süd ................................................................91, 261
U
Unitronic ............................................... 80, 105, 106, 108
W
Weidmüller ...................................................................81
Wibu-Systems .......................................................82, 176
Wieland Electric ............................................................83
WTS//Electronic Components .........................................84
Würth Elektronik eiSos ........... 85, 119, 120, 122, 130, 212
Z
Zettler Electronics ..................................................86, 223
3 1 2 E & E - K o m p e n d i u m 2 0 13

STICHWORTVERZEICHNIS
VERZEICHNISSE
Stichwortverzeichnis
A
Abkündigung ...............................................................299
Abtastrate ...................................................................253
Abwärtswandler ...........................................................220
Aerogel-Kohlenstoff ......................................................123
Ansteuerstrom .............................................................183
ARM-Modul .................................................................154
ARM-Technologie .........................................................143
B
Bahntechnik ................................................................202
Bandgalvanik ...............................................................100
Batterie .................................................................90, 102
Bauelement, aktives .....................................................108
Baugruppenträger ........................................................202
Bauteil, passives ..........................................................122
Bestückung .................................................................284
Bibliothek ....................................................................165
Binning Current ............................................................183
Bipolar-Schrittmotor .......................................................97
BISS ............................................................................113
Boardtest ....................................................................173
C
CAN ..............................................................................94
CAN-Controller .............................................................94
CAN-Transceiver ............................................................94
CAT6A .........................................................................197
CBE ............................................................................292
CBM ...........................................................................292
Chiptest ......................................................................173
Clock Concurrent Optimization ......................................169
Clock Tree Synthesis ....................................................169
COM Express ...............................................................154
CompactPCI Serial .......................................................228
Conduction Cooled Assembly ........................................202
Consumer-Markt ..........................................................142
D
Datenstreaming ...........................................................274
DC/DC-Schaltregler ......................................................130
DDL-Sender ................................................................188
Design, kompaktes .......................................................157
Design, modulares .......................................................157
Design-Tool .................................................................164
Digital Display Link .......................................................188
dimmen .......................................................................190
Distribution ..................................................................298
DSP ............................................................................109
E
EDA-Tool .....................................................................284
Einfügedämpfung .........................................................130
Eingangslter ...............................................................130
Einschaltstrom-Begrenzer .............................................237
Elektrofahrzeug ..............................................................90
Elektronikbaugruppe ....................................................289
Elektronikschrank .........................................................202
Embedded System Access ............................................173
Embedded-PC .............................................................157
EMV ............................................................................113
EMV-Halle ...................................................................271
Energieefzienz ............................................................116
Energieführungssystem ................................................196
Energiesparmodus .......................................................116
Energieverlust ..............................................................231
ESD ............................................................................292
ESD-Schutz .........................................................126, 136
ESD-Schutzbaustein .....................................................126
ESD-Test .....................................................................113
F
Feld, elektromagnetisches ............................................261
FICBM .........................................................................292
Four-wire-touch ...........................................................186
Fügeverfahren .............................................................303
Funkstandard ..............................................................150
G
Giant Magneto Resistance ............................................133
Goldverbrauch .............................................................100
Grenzwert ....................................................................261
GSM/GPRS-Modul .......................................................108
GUI .............................................................................165
H
Hall-Effekt-Stromsensor ...............................................225
HF-Gerät .....................................................................274
Hot-Swap Controller .....................................................222
I
Infrarot-Thermograe ...................................................289
Innenwiderstand ..........................................................123
K
Kapazität .....................................................................126
Kondensator ................................................................123
Konvergenz .................................................................164
Kühlung ......................................................................182
L
Langzeitverfügbarkeit ...........................................142, 299
Laser-Kunststoffschweißen ...........................................303
Laserschneidsystem .....................................................281
Last ....................................................................234, 237
Lebensdauer ...............................................................200
LED .............................................................182, 183, 190
Leistungselektronik ......................................................216
Leistungssteckverbinder ...............................................205
Leistungsverstärker ......................................................264
Leiterplatte ..................................................................284
Logistik .......................................................................298
LTE .............................................................................146
Lüfter ..................................................................182, 200
Luftpolster ...................................................................208
M
M12 ....................................................................197, 205
M17 ............................................................................205
M2M-Kommunikation ...................................................146
Maximum Power Point Tracking ....................................225
Messtechnik ................................................................244
Mikrocontroller .....................................................108, 116
Mikroschritt-Controller-IC ...............................................97
Mikrowellen-Gerät ........................................................274
MOSFET ......................................................217, 222, 231
Motoransteuerung ..........................................................97
w w w. E u E 2 4 . n e t
3 1 3
VERZEICHNISSE

V E R Z E I C H N I S S E
S T I C HWORT V E R Z E I C H N I S
Multitouch ...................................................................186
Multiturn-Sensor ..........................................................133
N
Nahfeld .......................................................................271
Netzgerät ....................................................................228
Norm ..........................................................................261
O
Obsoleszenz ................................................................299
Off-Grid-System ...........................................................102
Oszilloskop ..........................................................246, 253
P
PCB-Design .................................................................284
Photovoltaik .........................................................102, 225
Polypropylen ................................................................196
Positionsbestimmung ...................................................267
Powerline-Kommunikation ............................................109
Produktschutz ..............................................................176
projiziert kapazitiv ........................................................186
Protokollanalysator .......................................................246
prüfen .........................................................................289
Prüeistung ...................................................................91
Prüftechnik ..................................................................244
Pulsfrequenz-Modulation ..............................................220
Puls-Test .....................................................................113
Pulsweiten-Modulation .................................................220
Q
Q7 ..............................................................................154
Quasisimultanschweißen ..............................................303
R
Retrot ........................................................................160
Router .........................................................................146
S
Schaltverlust ................................................................217
Schutzschaltung ..........................................................264
Schutzstrategie ............................................................176
Secure Supply Chain ....................................................280
SGET ...........................................................................143
Silikonelastomer ..........................................................208
Single-Board-Computer ................................................142
Smart Grid .......................................................90, 91, 109
Smart Meter ..................................................................91
SMT-Fertigung .............................................................292
SMU ............................................................................250
Software-Komponente, generische ................................165
Softwareschutz ............................................................176
Source Measure Unit ....................................................250
Speichertiefe ...............................................................253
Spezialwissen ..............................................................298
Spread-Spectrum Clock Generation ..............................271
Standard .....................................................................143
Standardisierung ..........................................................154
Steckverbinder .....................................................100, 197
Steuergerät ...........................................................94, 257
Steuergeräteschnittstelle ..............................................257
Steuerung, drahtlose ....................................................267
Stromquelle .................................................................250
Stromversorgung .........................................................234
Superkondensator ........................................................123
Synchrongleichrichter ...................................................231
T
Tastverhältnis ..............................................................220
Treiber-IC ....................................................................190
Trommelgalvanik ..........................................................100
TVS-Diode ...................................................................136
U
ULP-COM ............................................................143, 154
Ultrabreitband ..............................................................267
USB-2.0-Datenbus .......................................................246
USB-3.0-System ..........................................................136
UV-Lasersystem ...........................................................281
V
Vektor-Signalanalysator ................................................274
Verbindungstechnik ......................................................196
Virtual Private Network .................................................146
Vorschaltgerät .............................................................237
W
Wärmeleitmaterial ........................................................208
Wärmemanagement .....................................................280
Wärmesenke ...............................................................208
Wärmewiderstand ........................................................217
Wechselrichter .....................................................102, 216
Winkel .........................................................................133
Wireless ......................................................................150
Wirkungsgrad ..............................................................216
X
x-86-Architektur ..........................................................160
Herausgeber
Kilian Müller
Redaktion
Chefredaktion: Michael Brunn (verantwortlich, -17);
Redaktion: Kathrin Veigel (-14)
eue.redaktion@publish-industry.net
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s.albert@publish-industry.net;
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Marketing & Vertrieb
Anja Müller
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