PDF-Ausgabe herunterladen - elektronik industrie

D 19067 · Februar 2013 · Einzelpreis 19,00 € · www.elektronik-industrie.de 

02/2013 

Das Entwickler-Magazin von all-electronics 

Embedded-Systeme 

Mit Standard-Switch-Modulen 

lassen sich individuelle Applikationen 

realisieren Seite 40 

Messtechnik 

Embedded System Access – Der 

fundamentale Paradigmenwechsel 

beim elektrischen Test Seite 48 

EMV 

Mit sicherer Stromzuführung lässt 

sich ein unnötiges Auslösen von 

FI-Schaltern verhindern Seite 62 

RX-Mikrocontroller 

Hohe Echtzeitfähigkeit durch High 

Speed Interrupt Seite 20 

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www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02 / 2013 3 

DIGIKEY.COM

Editorial 

Ein störungsfreies 

Miteinander 

Ich kann es selbst kaum glauben – fast ein Jahr ist inzwischen vergangen. Im 

April 2012 fing ich meine Arbeit als Redakteurin bei der elektronik industrie 

an. Höchste Zeit also für mein erstes Editorial. 

Interessante Themen und Aufgabenstellungen bietet die Elektronikbranche 

ja zur Genüge. Ein Thema, das uns auch weiterhin noch ausgiebig beschäftigen 

wird, ist die Elektromagnetische Verträglichkeit – das ist sicher. EMV ist die 

Herausforderung in elektro- und informationstechnischen Anlagen. Durch 

die Elektromagnetische Unverträglichkeit werden elektronische Komponenten, 

Systeme und Anlagen in ihrer Funktion beeinträchtigt oder sogar zerstört. 

In den letzten Jahren stieg der Aufwand 

für Fehleranalysen und Lösungsversuche 

kontinuierlich an und damit auch zwangsläufig 

die Kosten. 

Zunehmende Vernetzung von Geräten 

und Anlagen untereinander haben immer 

komplexere Aufgabenstellungen zur Folge. 

Die Problemstellungen zu diesem Thema 

sind inzwischen derart vielfältig und komplex 

geworden, dass die notwendigen Lösungen 

von einzelnen Fachleuten nicht 

mehr alleine analysiert, entwickelt und 

Dipl.-Ing. (FH) Andrea Hackbarth 

Redakteurin elektronik industrie 

www.elektronik-industrie.de 

umgesetzt werden können. 

Eine umfassende Berichterstattung zu 

diesem Themenbereich finden Sie im hinteren 

Teil dieser Ausgabe. EMV-konformes Leiterplatten- und IC-Design in 

der Entwicklung sowie deren Analyse und Simulation waren die Themen des 

am 28. und 29. November 2012 veranstalteten Otti-Seminars. Das Resumée 

dieser Veranstaltung und die wichtigsten Ergebnisse haben wir für Sie aufbereitet 

in dem ausführliche Artikel „Aus der Praxis für die Praxis“ ab Seite 66. 

Im Fokus dieser Ausgabe steht weiterhin die Embedded World. Vom 26. bis 

zum 28. März dreht sich in Nürnberg wieder einmal alles um die dynamische 

und hochspezialisierte Branche der Embedded-Technologien. Dieses Jahr 

steht die Veranstaltung im Zeichen der Sicherheit. Ein Thema, mit dem sich 

der Artikel ab Seite 44 beschäftigt. Wind-River, Emerson und Wibu-Systems 

haben zusammengearbeitet. Das Ergebnis ist das neue Wind River Embedded 

Development Kit für VxWorks-Entwickler. Damit können Anwender ihr 

Know-how und ihre Produkte gegen Piraterie, Reverse-Engineering und Angriffe 

schützen. 

Ich freue mich auf Sie und die sicherlich vielen interessanten Gespräche mit 

Ihnen nächste Woche in Nürnberg. 

Andrea Hackbarth, andrea.hackbarth@huethig.de 

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Wir stellen aus: 9.-12.5.13 

High End in München 

Halle 3, Stand C 12

Inhalt 

Februar 2013 

Coverstory 

20 

RX-Mikrocontroller 

Großer integrierter Flashspeicher, schnelle CISC-MCU 

mit integrierter FPU, ein sehr breites Angebot an verschiedenen 

integrierten Peripherien und eine Vielzahl 

an verschiedenen Gehäuseformen sind die Charakteristika 

der RX-MCU-Familie von Renesas. 

24 

RS-485-konformer Transceiver 

Die RS-485-Schnittstelle wird noch viele Jahre das Arbeitstier 

unter den industriellen Schnittstellen bleiben. Dieser Artikel gibt 

Antworten auf die in diesem Zusammenhang am häufigsten 

gestellten Fragen. 

56 

Nur ein Toolset 

Ein einziges Toolset von 

der Entwicklung bis zur 

Produktionsprüfung ist 

ein lang gehegter Plan. 

Wie sieht es mit den dazu 

erforderlichen Technologien 

in der Praxis aus? 

Märkte + Technologien 

06 Die Top 5 

08 News und Meldungen 

18 SATA Solid State Drives 

Ausgelegt für sicherheitskritische 

Anwendungen 

Coverstory 

20 Eine Familie mit vielen Möglichkeiten 

RX-Mikrocontroller von Renesas 


24 RS-485-konformer Transceiver 

Betrieb mit geringer Gleichtaktspannung 

26 USB-Audio einfach gemacht 

Audio-Devices-Class-Mechanismus für 

den Audiodatentransport über USB 

Leserservice infoDIREKT: 

Zusätzliche Informationen zu einem Thema erhalten 

Sie über die infoDIREKT-Kennziffer. So funktioniert’s: 

• www.all-electronics.de aufrufen 

• Im Suchfeld Kennziffer eingeben, suchen 

31 Highlights 

Microchip, Maxim 

32 Verschlossen und verplombt 

Smart Meter durch dedizierte Funktionsblöcke 

im Controller sichern 

34 SESUB-Module für Smartphones 

Sehr klein und niedrig: Halbleiter-Chips 

direkt im Substrat eingebettet 

36 JESD204B oder serielle LVDS? 

Überlegungen zu breitbandigen Wandler-Applikationen 

39 Highlights 

Comp-Mall, MEN Mikro Elektronik 

40 Zehn-Gigabit-Ethernet-Switching 

Mit Standard-Switch-Modulen individuelle 

Applikationen realisieren 

43 Highlight 

EKF 

44 Embedded Development Kit 

Schritt für Schritt zu geschützten 

VxWorks-Anwendungen 

46 Neue Produkte 

Messtechnik 

48 ESA Embedded System Access 

Der fundamentale Paradigmenwechsel 

beim elektrischen Test 

51 Highlights 

Hacker Datentechnik, Tektronix, 

Meilhaus, Agilent, Anritsu, JTAG Technologies 

56 Gemeinsam simulieren und 

messen 

Echte Elektronik-Designs in einer 

virtuellen Umgebung 

59 Highlight 

Rohde & Schwarz 


EMV 

62 Achtung Ableitströme! 

Ableitströme in Fehlerstromgeschützter 

Umgebung 

65 Highlight 

Fujitsu Technology Solutions 

66 Aus der Praxis für die Praxis 

EMV-konformes Leiterplatten- und 

IC-Design in der Entwicklung 

69 Highlight 

Teseq 

4 elektronik industrie 02/2013 

www.elektronik-industrie.de

Inhalt 

Februar 2013 

66 

Aus der Praxis für die Praxis 

Das Otti-Seminar „EMV-konformes Leiterplatten- und 

IC-Design in der Entwicklung“ vermittelte einen Überblick 

über die EMV auf Chip- und Leiterplattenebene sowie 

deren Analyse und Simulation. 

70 Blitzeinschläge detailliert analysieren 

Mehr Verfügbarkeit bei Windenergieanlagen 

73 Highlight 

Cedrat 


Rubriken 

03 Editorial 

Ein störungsfreies Miteinander 

80 Literatur 

81 Gewinnspiel 

82 Impressum, Inserenten-/Firmenverzeichnis 

70 

Fernzugriff 

Mit einem Blitzstrom-Messsystem 

lassen sich Kosten 

für Betrieb und 

Wartung von Windenergieanlagen 

senken. 

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Top 5 

TOP 

5 

Artikel 

1 

Schrittmotoransteuerung 

mittels Arduino-Shield 

608ei1012 Trinamic Motion Control 

Hier präsentiert Ihnen die elektronik industrie jeden Monat die Top 5 Artikel, 

News und Produkte von unserer Internetseite www.all-electronics.de. 

Unsere Leser haben diese Inhalte in den letzten vier Wochen am häufigsten 

gelesen. Interessieren Sie sich für spezielle Informationen, gehen Sie auf www. 

all-electronics.de und geben die infoDirect-Kennziffer (Beispiel 599ei0412) in 

das Suchfeld ein. Übrigens finden Sie auf unserer Internetseite die Inhalte der 

elektronik industrie seit 1999. Um immer auf dem Laufenden zu sein, abonnieren 

Sie unseren Newsletter unter www.all-electronics.de. 

2 

3 

4 

5 

Android im industriellen Einsatz 

503ejl0113 

Atlantik Elektronik 

Das Design mit energieeffizienten Mikrocontrollern 

200ejl0113 

RS Components 

Das Vier-Quadranten-Netzgerät Toellner TOE 7621 

400ei0113 

Toellner Electronic 

Code-Metriken und MISRA-Konformität direkt in IDE 

509ejl0113Atollic 

NEWS 

1 

Neue Mikrocontroller-Familie 

XMC1000 von Infineon 

620ei0213Infineon 

2 

3 

Hochleistungs-SoC mit 256 Prozessorkernen 

631ei0213Kalray 

Fujitsu baut EMV-Prüfleistungen aus 

635ei0213 

Fujitsu Technology Solutions 

4 

Molex präsentiert deutsche Website 

222ejl0113Molex 

5 

Wasserstofferzeugung aus Ökostrom 

655ei0113ZSW 

PRODUKTE 

1 

720-Watt-LED-Modul: nur echt 

mit 72 Elementen 

294ei1212 

Atlantik Elektronik 

2 

3 

4 

5 

OLED-Displays für -40 bis +80 °C 

595ei0113 

Electronic Assembly 

Leistungsmesser für Ströme bis 40 A 

598ei0113Yokogawa 

Wie Gehäusewünsche wahr werden 

217ejl0113Polyrack 

LED mit 200 Lumen pro Watt 

210ei0213Cree 



® 

Accelerating the pace of engineering and science 

Satelliten tanzen Tango — 

mit automatisch generiertem Code 

Das ist Model-Based Design. 

Um einen Durchbruch bei 

autonomen Formationsflügen 

und Rendezvous-Manövern von 

Satelliten zu erzielen, erzeugten 

Ingenieure von OHB Schweden 

die erforderlichen Verifikationstests 

sowie den fertigen Flight-Code 

automatisch aus Systemmodellen. 

Entdecken Sie Model-Based Design 

mit MATLAB und Simulink auf 

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® 

©2013 The MathWorks, Inc. 

® 

Bild des Satelliten-Tango, übermittelt 

vom Schwestersatelliten Mango. 

© OHB Sweden


Industrielle Kommunikation 

HMS übernimmt Ixxat 

Durch den Zusammenschluss 

werden Ixxat und HMS zu einer 

Unternehmensgruppe im 

Bereich der industriellen Kommunikation 

mit 350 Mitarbeitern 

und einem Umsatz von 

über 50 Millionen Euro. 

Ixxat Automation ist Hersteller 

von Kommunikationstechnologie 

für die industrielle 

Automatisierung, den Maschinenbau 

und die Automobilindustrie. 

Das 1987 gegründete 

Unternehmen hat seinen Firmensitz 

in Weingarten. 

HMS ist in den Märkten 

Profibus / Profinet und DeviceNet 

/EtherNet/IP zuhause. 

Durch die Übernahme und 

das erweiterte Produktportfolio 

soll die Präsenz in Zentraleuropa 

nachhaltig gestärkt 

werden. 

infoDIREKT 

676ei0213 

Panasonic und Distrelec 

Europaweit wirksamer Franchisevertrag 

Panasonic Electronic Works Europe (PEW) und der Elektronikdistributor 

Distrelec haben einen Franchisevertrag geschlossen. 

Panasonic Electric Works Europe 

(PEW) und der Elektronikdistributor 

Distrelec haben 

einen europaweit wirksamen 

Franchisevertrag geschlossen. 

Mit diesem Schritt schaffen die 

beiden Partner die Basis um 

die Marktpräsenz in Europa, 

speziell auch im skandinavischen 

Raum, gezielt weiter auszubauen. 

Distrelec vertreibt ab 

sofort das gesamte Produktportfolio 

von PEW im Bereich 

Komponenten und Automatisierungstechnik. 

Erstere umfassen 

elektromechanische Re- 

Bild: Distrelec 

lais, PhotoMOS-Relais, Halbleiterrelais 

(SSR), Built-in-Sensoren 

sowie Schalter und 

Steckverbinder. Im Bereich der 

Automatisierungstechnik liegt 

der Schwerpunkt auf Fabrikautomatisierungs-Komponenten 

wie Zeitrelais, Zähler, Betriebsstundenzähler, 

Temperaturregler, 

Endschalter, Lüfter und 

Energiezähler. Auch Sensoren, 

Ionisatoren, Steuerungstechnik, 

Bediengeräte, Frequenzumrichter 

und Servoantriebe 

von Panasonic werden neu vertrieben. 

Panasonic setzt auf 

den Elektronikdistributor als 

starken Partner in Zentraleuropa. 

Das Unternehmen ist überzeugt 

davon, dass Distrelec eine 

wesentliche Rolle im gemeinsamen 

zukünftigen 

Wachstum spielen wird. 

infoDIREKT 

677ei0213 

GizmoSphere Embedded-Entwicklergemeinschaft 

AM-APU-basiertes Gizmo-Board gelauncht 

presents coolStep 

coolstep.org/go 

no stall 

no step loss coolStep 

sensorless closed loop current control 

load detection load detection 

sensorless current control 

save up to 75% energy 

low heat generation 

coolstep_41mmb_62mmh_050.indd 1 17.10.12 09:37 

Great Value in 

Test & Measurement 

blog.hameg.com 

AMD gab bekannt, dass das 

unter GizmoSphere erhältliche, 

kostengünstige Gizmo-Board 

für die Entwicklung x86er-basierter 

Embedded-Systeme auf 

einer AMD-Embedded- G-Se- 

ries-Accelerated-Processing- 

Unit (APU) basiert. Gizmo ist 

ein rund 10 x 10 cm 2 kleines 

x86er-Entwicklungsboard, auf 

dem eine Vielzahl unterschiedlicher 

Betriebssysteme betrieben 

werden können, darunter 

Android, Linux, diverse Echtzeitbetriebssysteme 

sowie 

Windows. 

AMD ist eines der Gründungsmitglieder 

der GizmoSphere. 

Gemeinsames Ziel der 

Non-Profit-Organisation ist es, 

interessante Technologieprojekte 

für unabhängige Entwickler 

zu ermöglichen und voranzutreiben. 

Dies mit dem Fokus, 

Innovationen rund um Multi- 

Core-basiertes heterogenes 

Computing mit APUs zu för- 

dern und zu stärken. Das Gizmo-Entwicklungsboard 

basiert 

auf dem AMD G-T40E Dual- 

Core Prozessor mit 1,0 GHz, 

der auf einem Chip auch eine 

AMD-Radeon-HD-6250-Grafik 

auf dem Leistungsniveau 

einer dedizierten Grafikkarte 

integriert. Eine Rechenkapazität 

von 52 GigaFLOPS 

(GFLOPS) bei nur 10 Watt erreicht 

das Board. Maßge- 

Bild: AMD 

schneiderte High-Speed und 

Low-Speed-Edge-Konnektoren 

eröffnen die volle Funktionsbandbreite. 

Die Integration 

von serieller und paralleler Rechenleistung 

ermöglicht energieeffiziente 

und leistungsfähige 

Multimedia-Anwendungen 

in verschiedensten Embedded- 

Designs. 

infoDIREKT 

GizmoSphere 

launcht das AMD 

APU-basierte 

Gizmo-Board für 

Embedded 

Systementwickler 

und Bastler. 

678ei0213 




Frost & Sullivan sieht sehr gute Absatzmöglichkeiten 

Rasantes Wachstum für moderne Stromzähler-Infrastruktur 

Gesetze und Normung kurbeln 

den Europa-Markt für moderne 

Stromzähler-Infrastruktur 

(Advanced Metering Infrastructure 

AMI) an. Die Marktteilnehmer 

arbeiten daran, ihre 

Geräte zu normen und die gesetzlichen 

Anforderungen zur 

Entwicklung von intelligenten 

Stromzählern und moderner 

Stromzähler-Infrastruktur zu 

erfüllen, damit die serienweise 

Markteinführung starten kann. 

Laut einer aktuellen Studie von 

Frost & Sullivan erwirtschaftete 

der europäische Markt für 

moderne Stromzähler-Infrastruktur 

im Jahr 2011 einen 

Umsatz von 1,13 Mrd. $ und 

wird voraussichtlich bis zum 

Jahr 2016 bei einer jährlichen 

Wachstumsrate von durchschnittlich 

26,9 Prozent auf 

3,72 Mrd. $ anwachsen. Die 

Studie berücksichtigt die folgenden 

Marktbereiche: Intelligente 

Stromzähler, Installation, 

Kommunikationssysteme und 

Netzwerke, Zählerdatenmanagement 

(MDM) sowie Kunden- 

und Programmdatenmanagement. 

„Neue intelligente Netztechnologien, 

die das verbesserte 

Energiemanagement unterstützen, 

kurbeln die Einführung 

von AMI in Europa an“, stellt 

Frost & Sullivan Research Analystin 

Neha Vikash fest. „Der 

Markt wird voraussichtlich 

nicht nur in den Segmenten intelligente 

Stromzähler und Installation 

höhere Wachstumsraten 

verzeichnen, sondern auch 

in den Marktbereichen Kommunikationssysteme 

und Netzwerke, 

MDM sowie Kundenund 

Programmdatenmanagement.“ 

Die meisten Unternehmen 

in der AMI-Sparte bieten 

keineswegs nur Geräte (Stromzähler) 

an. Sie kombinieren 

diese mit wichtigen Dienstleistungen 

und zugehörigen Funktionen 

in der Kommunikationsinfrastruktur 

und im Datenmanagement. 

Diese Technologien 

übernehmen eine 


FINDEN. 

ENTWICKELN. 

KAUFEN. 

Schlüsselfunktion bei der Bereitstellung 

innovativer Lösungen. 

Die Installation der Geräte 

generiert keinen kontinuierlichen 

Umsatzzufluss. 

Trotz der offenkundigen 

Vorteile zeigt die Implementierung 

von intelligenten Stromzählern 

regionale Ungleichheiten 

auf. So ist das Marktwachstum 

in West- und Nordeuropa 

schneller vonstatten gegangen. 

Unter anderem hat sich die fehlende 

Durchsetzungkraft von 

Behörden negativ auf die Installationsrate 

in Mittel- und 

Osteuropa ausgewirkt. Die Aktivitäten 

zur Einführung intelligenter 

Stromzähler in Mittelund 

Osteuropa dürften dem 

westeuropäischen Wissensund 

Erfahrungsmuster folgen. 

„Es ist zudem davon auszugehen, 

dass die Implementierung 

in Mittel- und Osteuropa 

schneller vonstatten gehen 

www.rsonline.de/elektronik 06105/401-234 

wird als in Westeuropa, sobald 

die großflächige Einführung in 

der Region beginnt“, folgert 

Frau Vikash. „Marktzulassungen, 

verstärkter Wettbewerb, 

veraltete Infrastruktur und 

neue Technologien treiben die 

Investitionen in moderne 

Stromzähler- und intelligente 

Netztechnologien weiterhin 

an.“ (jj) 

n 

infoDIREKT 

522ei0213


Open-Source-Software RTEMS 

Langfristige Verfügbarkeit und Stabilität für Echtzeitbetrieb 

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1 GHz 

In fast allen industriellen Bereichen und 

insbesondere auch in der Automobil-, 

Luft- und Raumfahrt-Industrie gibt es 

zahlreiche – auch sicherheitsrelevante – 

Anforderungen an die eingesetzten Systeme. 

Eine wesentliche Anforderung hierbei 

ist die vorhersagbare Reaktionszeit eines 

Systems unabhängig von der momentanen 

Auslastung. Um Anwendungen zu entwickeln, 

die diesen Anforderungen genügen, 

werden in der Regel Multitasking-Echtzeit- 

Betriebssysteme eingesetzt. Neben kommerziellen 

Lösungen kommen hierbei 

auch Open-Source-Implementierungen 

zum Einsatz. 

Ein deutscher Systementwickler mit 

langjährigem Know-how in den Sparten 

Automobiltechnik, Luft- und Raumfahrt, 

Telekommunikation und industrieller Automation 

unterstützt nun die Open-Source-Software 

RTEMS. RTEMS steht für 

"Real-Time Executive System für Multiprozessor-Systeme" 

und wurde ursprünglich 

von den US-Streitkräften in den 1980er 

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Frequenzbereich h 

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HMS1000E • HMS1000 • HMS1010 

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Bild: United Launch Alliance 

Peter Rasmussen (links) und Thomas 

Dörfler (rechts), Geschäftsführer von 

Embedded Brains. 

NASA-Sonde Curiosity Rover auf dem 

Weg zum Mars. 

Jahren entwickelt. Die Software wurde 

nach ein paar Jahren in ein Open-Source- 

Modell überführt. Unterstützung als auch 

Weiterentwicklung von RTEMS erfolgen 

durch die Firma OAR in den USA in Kooperation 

mit weiteren Entwicklungsunternehmen 

oder auch einzelnen Entwicklern. 

Peter Rasmussen und Thomas Dörfler, 

Geschäftsführer von Embedded Brains 

finden, dass RTEMS eine größere Rolle in 

vielen Branchen verdient. 

Seit Multiprozessor-Ansätze im Automobil-Segment 

an Zugkraft gewinnen und 

moderne Fahrerassistenzsysteme immer 

mehr Rechenleistung benötigen, bietet sich 

RTEMS als Plattform der Wahl für sicherheitskritische 

Anwendungen an, die auch 

auf breiter Ebene skalierbar sein müssen. 

Das Open-Source-Modell von RTEMS bietet 

den zusätzlichen Vorteil, dass es OEMs 

und Zulieferern in der automobilen Welt 

hilft, ihre Abhängigkeit von einzelnen Lieferanten 

zu reduzieren. 

Heute wird diese Software-Plattform zunehmend 

in der Raumfahrt eingesetzt, wie 

zum Beispiel in missionskritischen Anwendungen 

für Satelliten. Aber auch im sicherheitsrelevanten 

industriellen Einsatz 

wie zum Beispiel bei fahrerlosen Transportsystemen 

wird sie vermehrt verwendet. 

Im wissenschaftlichen Bereich ist Software 

zum Beispiel beim DESY Elektronen- 

Synchrotron in Hamburg seit Jahren erfolgreich 

im Einsatz. Die Plattform ist mit 

zahlreichen Portierungen für die meisten 

gängigen Hardware-Architekturen verfügbar. 

Hierzu gehören unter anderem Intel 

x86, MIPS, Freescale Coldfire-Familie und 

Renesas V850 und Sparc-Prozessoren von 

Sun Microsystems/Oracle. Speziell strah- 

Bild: Embedded Brains 

lungsgehärtete Sparc-Prozessoren sind für 

den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt 

relevant. 

Neben anderen Open-Source Betriebssystemen 

mit Echtzeit-Fähigkeiten zeichnet 

sich die Software speziell im Hinblick 

auf seine „harte“ Echtzeit-Fähigkeit und 

durch die hohe Skalierbarkeit aus. Sehr geringe 

Boot-Zeiten, eine sehr hohe Zuverlässigkeit 

und Langzeit-Robustheit bei geringem 

Ressourcenverbrauch sind weitere 

Merkmale, erklärt Dörfler. Zusätzliche 

Softwarebibliotheken erweitern den Einsatz. 

Verfügbar sind derzeit unter anderem 

eine TCP/IP- und USB-Stack-Implementierung 

basierend auf Free BSD. Ein Upgrade 

des Netzwerk-Stacks auf iPv6 und 

Unterstützung von Multi-Core-Prozessoren 

mit SMP ist derzeit in Vorbereitung. 

Durch die Summe seiner Eigenschaften 

eignet sich Open-Sorce-Software RTEMS 

nicht nur sehr gut für den Einsatz im Luftund 

Raumfahrtbereich, bei Motorsteuerungen 

und Fahrerassistenzsystemen im 

Automobil-Bereich, sondern auch für den 

Einsatz in einer stetig wachsenden Zahl 

von industriellen und wissenschaftlichen 

Anwendungen, findet Dörfler. 

Embedded Brains unterstützt RTEMS- 

Kunden in ganz Europa und bietet benutzerspezifische 

Konzeptentwicklung, Entwicklungsunterstützung, 

Portierung, und 

Treiber- und Softwareentwicklung an. Das 

Unternehmen bietet darüber hinaus technische 

Schulungen, Standard-Support für 

erfahrene Anwender und projektspezifische 

Unterstützung für R&D-Teams an. 

(ah) 

n 

infoDIREKT 

668ei0213 



Überarbeitete Onlineplattform 

Rutronik mit neuem Vertriebskonzept Rutronik24 

ARK-1120 

Bild: Rutronik 

Mit der neuen, überarbeiteten 

Version der Rutronik-Onlineplattform 

besteht jetzt Zugang zum 

gesamten Produktportfolio. 

Rutronik Elektronische Bauelemente 

hat die neue Vertriebsorganisation 

Rutronik24 

gegründet. 20 neue Mitarbeiter 

im Vertriebsaußendienst und 

zehn im Innendienst adressieren 

Neukunden innerhalb 

Deutschlands, die bislang nicht 

zum Rutronik-Kundenkreis 

gehörten. Mit einer neuen, 

überarbeiteten Version der Rutronik-Onlineplattform 

webg@ 

te besteht Zugang zum gesamten 

Produktportfolio und die 

Möglichkeit, der Beschaffung 

via Internet. 

Dank intelligenter Suchfunktionen 

nach technischen 

Parametern, Teilenummern 

oder Volltext lassen sich die gefragten 

Komponenten schnell 

finden. Mit der Produktauswahl 

erscheinen die kundenspezifischen, 

aktuellen Preise 

sowie die Verfügbarkeit in 

Echtzeit. Bei einer Bestellung 

erhält der Kunde sofort den 

verbindlichen Liefertermin 

und die Versandkosten entsprechend 

der gewählten Versandoption. 

Zusätzlich zum 

Produktkatalog stehen weitere 

Funktionen zur Verfügung. 

Dazu gehört zum Beispiel die 

komplette Auftragsverfolgung 

oder das Massquotation-Tool, 

mit dem sich eine komplette 

Stückliste einfach hochladen 

lässt und daraus wird ein individuelles 

Angebot erstellt. Vorschläge 

alternativer Ersatzartikel 

mit einer Auflistung der 

abweichenden Parameter helfen 

zum Beispiel bei abgekündigten 

Bauteilen oder auch bei 

langen Lieferzeiten. Zudem 

steht dem Kunden der volle 

Support und die persönliche 

Betreuung durch das Vertriebsteam 

zur Verfügung. Zunächst 

erstreckt sich der Aktionsradius 

auf ganz Deutschland. Sukzessive 

wird die Organisation 

ausgebaut und auf eine globale 

Basis gestellt. (ah) 

■ 

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N 

Entwicklungsplattform 

Speziell für industrielle Anwendungen 

E-Industrie_H2.indd 1 04.02.1 

Bild: Silica 

Das Pengwyn-Board zur Entwicklung 

von Anwendungen, die auf 

Linux- oder Windows Embedded- 

Betriebssystemen laufen. 

Silica , ein Unternehmen von 

Avnet , erweitert sein Angebot 

an Mikrocontroller-Entwicklungstools 

mit dem neuen auf 

ARM-basierten Pengwyn- 

Board für industrielle Anwendungen. 

Entwickelt im Rahmen 

des Core 'n More-Programms 

von Silica, ist Pengwyn 

ein kostengünstiger Single- 

Board-Computer mit dem 

ARM Cortex-A8-Prozessor 

AM3354 von Texas Instruments. 

Industriekunden bietet 

das Board eine leistungsstarke 

offene Umgebung zur schnellen 

und einfachen Entwicklung 

von Anwendungen, die auf Linux- 

oder Windows Embedded-Betriebssystemen 

laufen. 

Die Merkmale des Boards 

sind auf Industriedesigns zugeschnitten. 

Der Mikrocontroller 

basiert auf der ARM Cortex 

A8-Technologie: 256 MByte 

mit schnellem DDR3-RAM, 1 

Gigabit NAND Flash und 32 

MByte SPI Flash-Memory für 

die Kommunikation mit Peripheriegeräten. 

On-Board-Ports 

für USB-Host- und USB-Device-Funktionen 

und generische 

Erweiterungsmodule sind 

vorhanden. Auch verfügt das 

Board über einen RJ-45 Ethernet-Port 

und bietet über einen 

Steckverbinder eine optionale 

Gigabit Ethernet-Schnittstelle. 

Der SDIO/MMC-Port kann für 

Wi-Fi- oder Bluetooth-Module 

verwendet werden. 

Pengwyn-Erweiterungsboards 

vereinfachen das Design 

durch Plug-and-Play-Features, 

zusammen mit Steckern 

für I2C-, SPI- und USB- 

Schnittstellen. Im On-Board- 

Flash-Speicher sind die passende 

Software und betriebsbereite 

Anwendungen integriert. 

Kernel-Module stehen beim 

Booten automatisch zur Verfügung. 

Demo-Anwendungen 

können aus dem Software-Archiv 

hochgeladen werden. Vereinfacht 

wird die Entwicklung 

auch durch eine angepasste 

Stromversorgung, die speziell 

für industrielle Anwendungen 

ausgelegt ist. (ah) 

■ 

infoDIREKT 

674ei0213 

Wo ist 

Conrad ? 



Plessey und Atlantik schließen Distributionsvertrag 

Vermarktung neuester Sensor-Technologien 

Bild: Atlantik Elektronik 

Ottmar Flach, 

Geschäftsführer 

von Atlantik 

Elektronik (li) und 

Michael LeGoff, 

CEO von Plessey 

Semiconductors. 

nen wir auch unser DAB-Portfolio um 

DVB-Lösungen erweitern“, konstatiert 

Ottmar Flach, Geschäftsführer von Atlantik 

Elektronik. Plessey´s EPIC- (Electronic 

Potential Integrated Circuit) Sensoren, 

zur Messung bio-elektrischer Signale 

(RKG, EMG, EOG, EEG) und zur Änderung 

elektrischer Felder, beruhen auf der 

berührungslosen, gesten-gesteuerten 

Technologie (imPart) von Plessey. Diese 

neue Technologie ermöglicht dem Sensor, 

geringste Änderungen des elektrischen 

Feldes mittels eines hochpräzisen, kontaktlosen 

Voltmeters im Milli-Volt-Bereich 

zu erfassen. (ah) 

n 

infoDIREKT 

633ei0213 

Von 8 auf 32 Bit umsteigen 

Neue Mikrocontroller-Familie XMC1000 von Infineon mit ARM Cortex-M0 

Die 32-Bit-Mikrocontroller-Familie 

XMC1000 von Infineon basiert auf dem 

Cortex-M0-Prozessor von ARM. Diese 

32-Bit-MCUs bieten leistungsfähige Peripherie 

zum Preis von Acht-Bit-Mikrocontrollern. 

Sie sollen 8-Bit-Industrieanwendungen 

in die 32-Bit-Welt überführen. 

„Gerade bei einfachen Industrieanwendungen 

erwarten Entwickler wegen des Kostendrucks 

eine möglichst hohe Skalierbarkeit 

der Mikrocontroller“, betont Peter Schäfer, 

Vice President und General Manager 

Mikrocontroller bei Infineon. Deshalb bietet 

Infineon von Beginn an die XMC1000-Familie 

in den drei Serien XMC1100 (Einstiegsserie), 

XMC1200 (Feature-Serie) und 

XMC1300 (Control-Serie) mit Flashvarianten 

zwischen 8 und 200 KByte; also einem 

weitaus breiteren Speicherbereich, als heute 

bei 8-Bit-Industrieanwendungen üblich. Im 

Wesentlichen unterscheiden sich die drei Serien 

bei Speicherkapazität und Peripherieausstattung. 

Zur XMC1000-Familie gehören 

derzeit 23 Produkte im TSSOP-Gehäuse mit 

16, 28 und 38 Pins. 

Adressiert werden Industrieanwendungen, 

die bisher 8-Bit-MCUs vorbehalten waren. 

Sie bieten bis zu 200 KByte Flashspeicher, 

leistungsfähige PWM-Timer, 12-Bit- 

Analog-Digital-Wandler und programmierbare 

serielle Kommunikationsschnittstellen. 

Außerdem noch ein Modul für Touch-Con- 

Bilder: Infineon 

Die 32-Bit-Mikrocontrollerfamilie XMC1000 

für einfache Industrieanwendungen bietet 

32-Bit-Leistung zu 8-Bit-Preisen. 

Plessey Semiconductors und Atlantik Elektronik 

haben einen Distributionsvertrag 

für den europäischen und türkischen 

Markt abgeschlossen. Das Ziel dieser neutrol 

und LED-Displays, eine Peripherieeinheit 

für das Dimmen und die Farbsteuerung 

von LEDs – die sogenannte Brightness and 

Color Control Unit (BCCU) – und einen 

Math-Coprozessor (Vector-Engine) speziell 

für Motorregelungen. 

Darüber hinaus erfüllen sie die Sicherheitsanforderungen 

des Standards IEC60730 

Class B, der für in Europa verkaufte Haushaltsgeräte 

vorgeschrieben ist, und bieten unter 

anderem Hardware-Fehlerkorrektur 

(ECC) und entsprechende Speichertests. 

Hervorzuheben ist auch ein Flash-Loader 

mit einem 128-Bit-AES-Beschleuniger. Die 

gerade in kostensensitiven Anwendungen so 

en Kooperation besteht darin, die Vermarktung 

von neuesten Sensor-Technologien 

als Synergie zu den Bluetooth- und 

Bluetooth-Low-Energy-Lösungen von Atlantik 

Elektronik in den Bereichen eHealth, 

Automotive, Sport und Fitness weiter voranzutreiben. 

Darüber hinaus erweitert Atlantik 

Elektronik mit den Produkten von 

Plessey Semiconductors das Portfolio um 

HF-Lösungen für Anwendungen im Bereich 

DVB (Digital Video Broadcasting) 

sowie Set-Top-Box-Produkten. 

„Mit Plessey Semiconductors haben wir 

einen Partner gewonnen, dessen Lösungen 

optimal zu unserem Portfolio in den 

Bereichen Automotive, Healthcare sowie 

Sport und Fitness passen, zusätzlich könwichtige 

Software-IP lässt sich mit ihm besser 

schützen. 

Wie schon für die XMC4000-Familie ist 

auch für XMC1000 die kostenfreie und integrierte 

Entwicklungsplattform Dave verfügbar. 

Mit ihr ist eine anwendungsorientierte Software-Entwicklung 

komfortabel und schnell 

und der Übergang zwischen den Familien 

XMC1000 und XMC4000 einfach. Sogenannte 

Apps ermöglichen es, Software-Komponenten 

zu kombinieren und zu konfigurieren, 

diese automatisch auf die vorhandenen 

Mikrocontroller-Ressourcen abzubilden und 

ebenfalls automatisch den C-Code und die 

Software-Dokumentation zu erzeugen. 

Muster aller XMC1000-Serien und die 

Entwicklungsumgebung Dave für 

XMC1000 sind ab März 2013 verfügbar. 

Die Volumenfertigung ist für Q4/2013 geplant. 

Je nach XMC1000-Serie und Ausstattung 

können die Stückpreise bei Millionenstückzahlen 

zwischen 0,25 bis 1,25 Euro 

betragen. Für eine einfache und günstige 

Evaluierung gibt es für alle Serien Boot- 

Kits und außerdem Application-Kits für 

die XMC1000-Zielanwendungen. 

Ein typisches Einsatzszenario dieser Mikrocontroller-Familie 

finden Sie in unserem 

Magazin elektronik Journal, Ausgabe 01/13 

ab Seite 24. (ah) 

n 

infoDIREKT 

620ei0213 




Hochleistungs-SoC mit 256 Prozessorkernen 

16 Cluster mit jeweils 16 Kernen 

Bild: Kalray 

Der MPPA-256-Core-Prozessor besteht aus 16 

Clustern mit jeweils 16 Kernen und ist in 

28-Nanometer-Prozesstechnologie implementiert. 

Das fabless Halbleiter- und Software-Unternehmen 

Kalray gibt die Verfügbarkeit der 

MPPA-256- (Multi Purpose Processor Array) 

Core-Prozessoren für Low-Power-Embedded-Anwendungen 

sowie High-Performance-Computing 

bekannt. 

Der MPPA-256-Manycore-Prozessor ist 

ein Hochleistungs-System-on-Chip (SoC) 

mit 256 Kernen und geringer Leistungsaufnahme. 

Er besteht aus 16 Clustern mit jeweils 

16 Kernen und ist in 28-Nanometer- 

Prozesstechnologie implementiert. Die 

Kerne arbeiten parallel und kommunizieren 

über ein schnelles Network-on-Chip 

mit niedriger Latenz. Um das Prozessor- 

Array zu vergrößern und die Leistungsfähigkeit 

zu steigern, können mehrere MP- 

PA-Chips auf Leiterplattenebene durch Interlaken-Schnittstellen 

verbunden werden. 

Zu den Hauptmärkten gehören die professionelle 

Video-Vorverarbeitung und 

-Codierung in Echtzeit, Hochleistungskryptografie, 

Signalverarbeitung und Augmented-reality. 

Entwickelt und vermarktet 

werden diese Manycore-Prozessoren für 

Bildverarbeitungs-, Telekommunikations- 

Infrastruktur-, Datensicherheits- und 

Netzwerk-Embedded-Anwendungen und 

rechenintensive Applikationen. Alle Anwendungen 

nutzen die Vorteile der hohen 

Performance des Prozessors von 700 GOPS 

(Giga Operations Per Second) und 230 

GFLOPS (Giga Floating Point Operations 

Per Second) auf einem einzelnen Chip. 

Die MPPA Developer Station, integriert 

den MPPA-256-Manycore-Prozessor auf 

einer PCI-Baugruppe der dritten Generation 

und das MPPA-Accesscore-Software- 

Development-Kit. MPPA Accesscore bietet 

Standard-GNU-C/C++-Entwicklungswerkzeuge 

und -Bibliotheken sowie zwei 

Programmierungsmodelle (Dataflow und 

POSIX) zum Managen von Tasks und Datenparallelität, 

automatischen Mappen auf 

der MPPA-Manycore-Hardware und Dimensionieren 

der Speicherressourcen. Beide 

Modelle unterstützen Entwickler dabei, 

hohe Performance beim MPPA-Manycore- 

Prozessor zu erzielen und ihre Produktivität 

zu steigern. Die ersten Einheiten der 

MPPA Developer Stations stehen über Kalrays 

Privileged-Customer-Access-Program 

zur Verfügung. Dank der Allianz mit weltweit 

führenden Fertigungs- und Supply- 

Chain-Organisationen wie TSMC, GUC 

und Bull können im Jahr 2013 bis zu 1000 

MPPA Developer Stations ausgeliefert werden. 

Die ersten kommerziellen Lieferungen 

beginnen im Februar. (ah) 

n 

infoDIREKT 631ei0213 

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Ausbau des Bereichs Displaymesstechnik 

Instrument Systems übernimmt Produktlinie von Autronic-Melchers 

Bild: Instrument Systems 

Im Herbst 2012 hat die Instrument Systems 

GmbH, München, die Entwicklungs- und 

Fertigungsrechte der Autronic-Melchers 

GmbH mit Sitz in Karlsruhe übernommen. 

Mit diesem Schritt stärkt und erweitert der 

Lichtmesstechnik-Hersteller den deutlich 

wachsenden Bereich der Messlösungen für 

den Test von Displays. Autronic-Melchers 

hat den Geschäftsbetrieb in Karlsruhe eingestellt. 

Die Hauptprodukte umfassen Display-Messsysteme 

der DMS-Reihe, die auf 

goniometrischen Messverfahren beruhen. 

Mit diesen Systemen können blickwinkelabhängige 

Eigenschaften von LCDs und 

OLED-Displays in Emission, Reflexion 

und Transmission, auch unter Einfluss von 

Umgebungslicht, bestimmt werden. Eine 

weitere Produktreihe betrifft die Cono- 

Scope, die sehr schnelle Messungen an Displays 

ermöglichen. Ergänzt wird das Produktspektrum 

durch Ansteuerelektroniken 

und Signalgeneratoren für Displays, Temperier-Einrichtungen, 

Lichtquellen sowie 

eine umfangreiche Software zur Messungsautomatisierung 

und Auswertung. Die 

neuen Produkte sind ab sofort von Instrument 

Systems erhältlich und werden dort 

künftig kontinuierlich weiterentwickelt. n 

infoDIREKT 

658ei0213 

LED mit 200 Lumen pro Watt 

Hohe Lichtausbeute und Treiberkompatibilitätsprogramm 

Bilder: Cree 

Zwei Jahre nachdem Cree in Labortests die 

Leistungsgrenze von 200 Lumen pro Watt 

(lm/W) erreicht hat, bringt das Unternehmen 

nun mit der XLamp MK-R die erste 

LED mit einer Lichtausbeute von 200 

lm/W (bei 1 W, 25 °C) auf den Markt. Die 

MK-R-LEDs, basierend auf einer Weiterentwicklung 

der SC³-Technology- 

Plattform, realisieren eine leistungsfähige 

Beleuchtungstechnik. Sie ermöglichen Anwendungen 

mit einem hohen Lichtstrom 

von mehr als 100 lm/W sowie für gerichtetes 

Licht im Innen- und Außenbereich, wie 

Halogen-Ersatzlampen. 

Die LEDs verfügen über die patentierte 

Easy-White-Technologie und haben eine 

gute LED-Farbkonsistenz für Applikationen 

mit nur einer LED. Bei Systemen mit 

mehreren LEDs ermöglicht die MK-R den 

Einsatz von weniger LEDs bei gleichbleibender 

Lichtleistung und Qualität, wodurch 

die Systemkosten sinken. 

Die XLamp MK-R hat eine Grundfläche 

von 7 x 7 mm mit einer optischen Quelle 

von 6 mm Größe und bringt bei 15 Watt 

und 85 °C bis zu 1600 Lumen. Bei 85 °C ist 

die MK-R in Farbtemperaturen von 2700 

bis 7000 K mit den Farbwiedergabewerten 

(Color Rendering Index / CRI) von 70, 80 

und 90 erhältlich. Stephan Greiner, Vice 

President EMEA bei Cree, erklärt: „Die 

XLamp MK-R ist ein weiterer Impulsgeber 

Die XLamp 

MK-R ist das 

neunte Produkt, 

das auf der 

SC³- 

Technology- 

Plattform 

basiert. 

für die Branche. Eine 

LED mit diesem 

Leistungsniveau 

kann die Entwicklung 

von sehr leistungsfähiger 

Beleuchtungstechnik 

beschleunigen und 

Anwendungen ermöglichen, 

an die 

wir noch gar nicht 

gedacht haben.“ 

Im Januar 2013 stellte Cree zusätzlich 

sein Kompatibilitätsprogramm für LED- 

Treiber vor. Im Rahmen des Programms 

erhalten Hersteller von LED-Beleuchtungen 

eine Liste mit Treibern von Drittanbietern, 

die mit den Cree LED-Modulen kompatibel 

sind. Die aufgelisteten Treiber sind 

getestet und verifiziert. Das Programm ermöglicht 

es den Herstellern zudem, schnell 

und zielgerichtet den Anforderungen in 

unterschiedlichen Ländern zu genügen, ihre 

Produkte weiter zu differenzieren und 

weitere Anwendungen zu entwickeln. „Mit 

dem Programm machen wir es Herstellern 

leichter, sich im LED-Beleuchtungsmarkt 

zu etablieren und treiben den Einsatz von 

LEDs in der Beleuchtung weiter voran“, erläutert 

Stephan Greiner. 

n 

infoDIREKT 

Seit Juli 2011 leitet 

Stephan Greiner das 

Team als Vice President 

EMEA; er ist verantwortlich 

für die Vertriebsstrategien 

in Europa, 

dem Mittleren Osten 

und Afrika. 

210ei0213 



Arrow Electronics 

EMEA-Connector-Assembly-Center in den Niederlanden 

Bild: Arrow Electronics 

Arrow Electronics hat für seine Kunden im 

Bereich elektronische Komponenten in der 

Region EMEA ein neues Connector-Assembly-Center 

für die Montage von Steckverbindern 

in Betrieb genommen. Am 

neuen Standort in Venlo in den Niederlanden, 

werden kundenspezifische Steckverbinder 

und Baugruppen für Unternehmen 

aus den Bereichen Aerospace & Defence 

und Industrial angeboten. Das Sortiment 

an Steckverbindern sowie das Serviceangebot 

sind sehr umfangreich. Dank der flexiblen 

Produktion können auch Kleinserien 

realisiert werden. Der Standort verfügt 

über die Zertifikate ISO9001:2008, ISO 

14001:2004 und IECQ-CECC und kann 

sowohl Standardkomponenten als auch individuelle 

Lösungen bereitstellen. Darüber 

hinaus werden Zusatzdienste wie Special 

Handling, Verpackung, Kennzeichnung, 

Barcodierung, Kitting und die Erstellung 

von Prüfdokumentationen angeboten. n 

infoDIREKT 

660ei0213 

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HF-Prüfungs-Workflow für das Leiterplatten-Design 

AWR Connected für Zuken 

((CR-Bild1)) Bild: Zuken 

AWR und Zuken haben auf der Designcon 

gemeinsam AWR Connected für Zuken 

vorgestellt. Dieser Verifikations-Flow für 

HF-Leiterplatten vereinfacht das PCB-Design 

und verkürzt den Entwicklungszyklus 

durch eine schnelle und einfache Simulation 

und Prüfung integrierter HF-Funktionen. 

AWR Connected für Zuken stellt eine 

Verbindung zwischen der Leiterplatten- 

Design-Software CR-8000 Design Force 

und der Hochfrequenz-Simulationslösung 

Microwave Office her. Die Schnittstelle 

sorgt für einen gemeinsamen Design- 

Workflow von HF-Leiterplatten. Bei der 

Durchführung elektromagnetischer Analysen 

können Anwender flexibel ein vollständiges 

Design einbringen oder bestimmte 

HF-Signale und andere Design- 

Strukturen auswählen. Anwender, die mit 

nicht intelligenten Datenformaten arbeiten, 

sparen somit Zeit und Aufwand, da 

eine erneute Modellierung vor der Simulation 

nicht mehr nötig ist. Die Lösung extrahiert 

benutzerspezifische Daten aus der 

Zuken-Plattform, erzeugt eine 3Di-Ausgabedatei, 

die anschließend in Microwave 

Office importiert wird, um weitere elektromagnetische 

Simulationen mit einer der 

AWR-Lösungen ACE Automated Circuit 

Extraction, AXIEM 3D Planar EM Analysis 

oder Analyst 3D FEM EM Analysis 

durchzuführen. 

n 

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520ei0213 

Spektrum Analysatoren 

(9 kHz bis 1,5 GHz) 

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Arrow EMEA 

Jean Quecke ist Vice President PEMCO Marketing 

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Stand von RIGOL in Nürnberg 

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Jean Quecke ist jetzt Vice President PEM- 

CO Marketing bei Arrow Electronics 

EMEA und wird das Geschäft mit passiven 

und elektromechanische Bauelementen 

und Steckverbindern in der Region EMEA 

leiten sowie die Weiterentwicklung der 

PEMCO-Marketingaktivitäten verantworten. 

Quecke bringt umfassende Kenntnisse 

im Bereich PEMCO-Komponenten und 

der Elektronik-Distribution ein und wird 


für die gemeinsamen Strategien und Initiativen 

mit allen Arrow PEMCO-Herstellern 

zuständig sein. Er hat langjährige Branchenerfahrung 

und Eric Schuck, President 

Arrow EMEA Components, meint: „Seine 

Branchen- und Vertriebskenntnisse werden 

uns dabei unterstützen, unser PEM- 

CO-Business in der gesamten EMEA-Region 

weiter auszubauen.“ 

n 

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523ei0213 

Halle 4 | Stand 516 

RIGOL Technologies EU GmbH 

Lindberghstr. 4 

DE - 82178 Puchheim 

Tel. +49 89 8941895-0 

www.rigoltech.eu 

sales-europe@rigoltech.com


Photonik und Quantenkommunikation 

Einzelphotonendetektor direkt im Chip integriert 

Emmy-Noether-Nachwuchsgruppenleiter 

Dr. Wolfram Pernice erzielt am Karlsruher 

Institut für Technologie (KIT) einen 

Durchbruch bei der Herstellung eines direkt 

in den Chip integrierten Einzelphotonendetektors. 

Dieser schafft gleichzeitig 

höchste Wiedergabetreue und Auswertungsgeschwindigkeit, 

bei sehr geringer 

Fehlerquote. 

Ultraschnelle, effiziente und zuverlässige 

Einzelphotonendetektoren sind begehrte 

und dennoch bis heute noch nicht anwendungsreife 

Komponenten in der Photonik 

und der Quantenkommunikation. Der 

Quantenphotoniker Dr. Wolfram Pernice 

vom KIT erzielte nun in Zusammenarbeit 

mit Kollegen der Universitäten Yale, Boston 

und Moscow State Pedagogical den entscheidenden 

Durchbruch mit dem direkt in 

den Chip integrierten Einzelphotonendetektor. 

Die Ergebnisse sind in Nature Communications 

veröffentlicht (doi:10.1038/ 

ncomms2307). Ohne eine zuverlässige Detektion, 

also eine sichere und schnelle Erfassung 

einzelner Photonen, lassen sich die 

neuesten Weiterentwicklungen im Bereich 

der optischen Datenübertragung oder der 

Quantencomputer nicht wirklich nutzen. 

Das ist, als ob man bei einem herkömmlichen 

Rechner keinen Analog-Digital- 

Wandler hätte, um zu erkennen, ob die anliegende 

Spannung für eine 0 oder 1 steht. 

Obwohl in den vergangenen Jahren bereits 

verschiedene Modelle von Einzelphotonendetektoren 

entwickelt wurden, konnte bislang 

keiner wirklich zufriedenstellend eingesetzt 

werden. 

Mehrere neue Ideen und Weiterentwicklungen 

flossen in den im Rahmen des Pro- 

SEPIA 

messen - steuern - regeln 

industriell automatisieren 

Secure Embedded Platform for 

Industrial Automation 

ErP-2 ready 

Spezifikationen unter http://www.kolter.de 

KOLTER ELECTRONIC ® Tel. 02235 - 76707 

Fünf Faktoren überzeugen beim neuen Einzelphotonendetektor: 

91 Prozent Entdeckungseffizienz, direkte Integration auf 

dem Chip, Zählraten im Gigahertztempo, hohe zeitliche 

Auflösung und vernachlässigbare Dunkelzählraten. 

jekts „Integrated Quantum-Photonics“ 

am DFG-Centrum für 

funktionelle Nanostrukturen 

(CFN) entwickelten Prototypen 

ein. Der neue im Wellenlängenbereich 

der Telekommunikation 

erprobte Einzelphotonendetektor 

erreicht eine Entdeckungseffizienz 

von 91 Prozent. Dieses 

Niveau war bisher unerreicht. 

Supraleitende Nanodrahtdetektoren 

werden direkt auf einem 

nanophotonischen Wellenleiter 

aufgebracht. Bildlich darf 

man sich das wie eine lichtleitende 

Röhre vorstellen, um die ein 

Draht gewickelt ist, der sich im 

supraleitenden Zustand befindet 

und deswegen keinerlei elektrischen 

Widerstand aufweist. Der 

nanometerdünne Draht aus Niobnitrid 

absorbiert Photonen, 

die sich entlang des Wellenleiters 

ausbreiten. Wird ein Photon absorbiert, 

kommt es zum Verlust der Supraleitung, 

was sich als elektrisches Signal bemerkbar 

macht. Je länger diese Röhre ist, desto größer 

ist die Detektionswahrscheinlichkeit – 

dabei handelt es sich um Längen im Mikrometerbereich. 

Eine weitere Besonderheit 

des Detektors ist, dass er direkt auf dem 

Chip installiert ist und somit beliebig vervielfältigt 

werden kann. 

Die bisher realisierten Einzelphotonendetektoren 

waren eigenständige „vor den 

Chip geschaltete“ Einheiten. Eine solche 

Anordnung hat den großen Nachteil, dass 

Photonen in der zusätzlich benötigten Faserverbindung 

verloren gehen oder anderweitig 

absorbiert werden. Bei dem nun 

vollständig in den Silizium-Schaltkreis für 

Photonen eingebetteten Detektor entfällt 

diese Verlustquelle. Das führt neben der 

hohen Entdeckungseffizienz zu einer bemerkenswert 

niedrigen Dunkelzählrate. 

Bei einer Dunkelzählung handelt es sich 

um ein fälschlich detektiertes Photon, beispielsweise 

infolge einer spontanen Emission, 

eines Alphateilchens oder eines Störfeldes. 

Die Konstruktion ermöglicht auch eine 

ultrakurze Genauigkeitsschwankung 

von 18 Picosekunden, also 18 mal 10 bis 12 

Sekunden, bei der Übertragung der Datensignale. 

Die neuartige Lösung ermöglicht 

es darüber hinaus, mehrere Hunderte dieser 

Detektoren auf einem einzelnen Chip 

zu integrieren. Dies ist eine Grundvoraussetzung 

für die künftige Nutzung in optischen 

Quantenrechnern. 

Der in dieser Studie demonstrierte Detektor 

wurde mithilfe von Wellenlängen in 

Telekom-Bandbreite analysiert. Dieselbe 

Detektorarchitektur kann jedoch auch für 

Wellenlängen im Bereich des sichtbaren 

Lichts eingesetzt werden. Damit könnte 

das Prinzip für die Analyse all solcher 

Strukturen eingesetzt werden, die wenig 

Licht – also Photonen – emittieren, wie 

beispielsweise einzelne Moleküle oder auch 

Bakterien. (ah) 

n 

infoDIREKT 

634ei0213 

Bild: KIT/CFN 



Kolter.indd 1 08.01.2013 13:32:00


Bildsensoren aus der Sprühdose 

Organische Sensoren machen Kameras lichtempfindlicher 

Bild: A. Heddergott / TUM 

Wissenschaftler der Technischen Universität 

München haben eine neue Generation 

von Bildsensoren entwickelt: Sie sind lichtempfindlicher 

als herkömmliche Silizium- 

Sensoren. Sie bestehen aus elektrisch leitenden 

Kunststoffen, die als hauchdünner 

Film aufgesprüht werden. 

Die chemische Zusammensetzung der 

Kunststoff-Schicht lässt sich gezielt verändern, 

so dass auch unsichtbare Bereiche des 

Lichtspektrums abgedeckt werden können. 

Der nächste Schritt: Günstige Infrarotlicht- 

Sensoren für Kompaktkameras oder Smartphones 

(Nature Communications). 

Leistungsstark: Im 

Test haben sich 

die organischen 

Sensoren bewährt: 

Bis zu dreimal 

höher ist ihre 

Lichtempfindlichkeit 

gegenüber 

herkömmlichen 

CMOS-Sensoren. 

Bevor ein Schnappschuss auf dem Display 

einer Digitalkamera erscheint, wandeln 

Bildsensoren das Licht aus dem Objektiv 

in elektrische Signale um. Daraus berechnet 

der Bildprozessor das fertige Foto. 

Viele Kompakt- und Handykameras arbeiten 

mit siliziumbasierten Bildsensoren, die 

mit CMOS-Technologie hergestellt sind. 

Prof. Paolo Lugli und Dr. Daniela Baierl 

von der Technischen Universität München 

(TUM) haben ein Verfahren entwickelt, um 

diese CMOS-Sensoren auf günstige Weise 

leistungsfähiger zu machen. Dazu setzen sie 

auf einen hauchdünnen Film aus organischen 

Verbindungen, also aus Kunststoffen. 

Aufgebracht wird die Kunststoff-Lösung 

auf die Oberfläche der Bildsensoren. Die 

Wissenschaftler haben Rotations- und 

Sprühverfahren getestet, um den Kunststoff 

in seiner flüssigen, gelösten Form präzise 

und kostengünstig aufzubringen. Nur wenige 

hundert Nanometer dünn und ohne Makel 

muss der Kunststoff-Film sein. Als beste 

Lösung hat sich die Sprühbeschichtung erwiesen, 

ob mithilfe eines einfachen Farbsprühgerätes 

oder eines Sprühroboters. 

Die organischen Sensoren sind bis zu 

dreimal lichtempfindlicher als CMOS-Sensoren, 

bei denen elektronische Bauteile einen 

Teil der Pixel verdecken. 

Bei der Herstellung der organischen 

Sensoren entfällt die teure Nachbearbeitung 

des CMOS-Sensors, zum Beispiel das 

Aufbringen von Mikrolinsen zur Verstärkung 

des Lichteinfalls. Jeder Pixel wird 

vollständig, inklusive seiner Elektronik, 

mit der flüssigen Kunststoff-Lösung besprüht 

und erhält so eine zu 100 Prozent 

lichtempfindliche Oberfläche. 

Je nach chemischen Verbindungen verändert 

sich das erfassbare Lichtspektrum. 

Eine Mischung der Polymere PCBM und 

P3HT eignet sich, um sichtbares Licht aufzufangen. 

Andere organische Verbindungen 

wie Squarainfarbstoffe, sind empfindlich 

für nahes Infrarotlicht. (ah) n 

infoDIREKT 

640ei0213 

Sensor & Safety 

E931.08 | Single channel thermopile signal processor 

-> Direct connection to thermopile elements 

-> Temperature measurement 

-> Differential analog input 

-> Digital Signal Processing (DSP) 

-> Single wire serial interface (DOCI) 

-> Operating voltage down to 2.7V 

-> Low current consumption 

-> High dynamic range 

-> Suitable for: Compact ear thermometer, Infrared pyrometers 

and High precision remote temperature sensing 

Elmos Semiconductor AG | Heinrich-Hertz-Str. 1 | 44227 Dortmund, Germany | Phone + 49 (0) 231 - 75 49 - 100 | www.elmos.com | sales@elmos.com


Die X-500-Serie eignet sich ganz 

besonders für alle sicherheitskritischen 

Anwendungen wie Applikationen in der 

Kommunikation. 

SATA Solid State Drives 

Ausgelegt für sicherheitskritische Anwendungen 

Swissbit hat ihre Industrial 2,5-Zoll-SSD-Produktlinie um die X-500-Serie erweitert. Sie bietet eine höhere 

Datenübertragungsrate als die X-200 Serie, ihr Fokus liegt neben einigen neuen Features jedoch auf absoluter 

Zuverlässigkeit. 

Autor: Roger Griesemer 

Bilder: Swissbit 

Mit einer Datenrate von bis zu 240 MB/s und 15.000 IOPS 

bei 4k Random-Zugriffen erfüllt die neue Produktgruppe 

auch die Anforderungen von Anwendungen, die höhere 

Schreib- und Lese-Geschwindigkeiten erfordern. 

Der Fokus der X-500-Serie liegt jedoch auf ihrer äußerst hohen Zuverlässigkeit. 

Hierfür verfügt sie über ausgeklügelte NAND-Flash- 

Verwaltungsmechanismen wie die Früherkennung interner Bitfehler-Vermehrung. 

Daraus abgeleitete Maßnahmen sorgen dafür, dass 

Datenfehler vermieden werden. Je nach Kundenanforderung stehen 

optional verschiedene weiterentwickelte sichere Löschmethoden 

(„Enhanced Secure Erase“) zur Verfügung. Sie ermöglichen das 

schnelle, absolut sichere Entfernen und Bereinigen von Daten. Sowohl 

Software- als auch Hardware-seitig können kritische Daten 

zum Beispiel per Knopfdruck sicher und unwiederbringlich gelöscht 

werden. Diese Methoden sind für die Normen gemäß DoD, NSA, 

USA Air Force, Navy, Army oder IREC verfügbar. 

Datenfehler werden vermieden 

Ein integrierter Temperatursensor überwacht während des laufenden 

Betriebs stets die Gerätetemperatur des Massenspeichers. Sie 

wird inklusive Min/Max-Werte aufgezeichnet und lässt sich über 

die S.M.A.R.T.-Struktur (Self-Monitoring, Analysis and Reporting 

Technology) auslesen. Diese Daten bilden das Kernstück für die 

Ermittlung der Datenintegrität unter extremen Temperaturbedingungen 

über die Lebensdauer der Gesamtapplikation. Hinzu kommen 

Features wie NCQ (Native Command Queuing), TRIM und 

das ATA Security Feature Set. 

Dank innovativem In-Field Firmware-Update lässt sich eine 

neue Software ohne komplizierte Ausbau-Aktionen bei vollem Datenerhalt 

aufspielen. Der Power-Fail-Schutz stellt sicher, dass auch 

bei einer unerwarteten Unterbrechung der Stromzufuhr die Daten 

erhalten bleiben. Auf die oft in der Kritik stehenden Gold-Caps 

und kapazitive Energiespeicher-Netzwerke kann dank intelligenter 

Verwaltungsmethoden verzichtet werden. So wird das Risiko der 

Auch im industriellen 

Einsatz sind die SSD- 

Speicher eine attraktive 

Alternative zu anderen 

Speichermedien. 




eingeschränkten Langlebigkeit solcher Lösungen 

vermieden. Eine effiziente BCH- 

ECC (Error Correction Code)-Einheit 

identifiziert verfälschte Bits und stellt die 

ursprüngliche, korrekte Information wieder 

her. Aufgetretene Fehler werden zur 

Überwachung in die S.M.A.R.T.-Register 

abgelegt. Damit bietet sich die Möglichkeit, 

Frühwarnsysteme oder Serviceinformationen 

bereitzustellen um geringste Stillstandszeiten 

zu realisieren. 

Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit 

der X-500-Serie weiter zu erhöhen, werden 

diese Mechanismen mit dem S.M.A.R.T.- 

Protokoll und dem hostseitigen „Life Time 

Monitoring“-Tool sowie einem Software 

Development Kit als API/SDK für diverse 

Betriebssysteme ergänzt. 

Für mechanische Sicherheit sorgt der 

verriegelnde SATA-Steckverbinder. Mehrere 

Kerben sichern die Verbindung selbst 

bei starken Vibrationen und Stößen. Auch 

das gesamte Speichersystem selbst ist sehr 

schock- und vibrationsfest, dies prüft der 

Hersteller unter extremen Bedingungen 

nach MIL-STD810. 

Die X-500-Serie ist als SLC (Single Level 

Cell)-Variante in Speicherdichten von 16 bis 

zu 512 GB ab April 2013 erhältlich. Ab Sommer 

2013 werden erstmals auch optimierte 

EM-MLC (Endurance Managed Multi Level 

Cell)-Varianten für kostensensitive Anwendungen 

angeboten. Sie erzielen ein höheres 

Datenschreibvolumen (TBW) als herkömmliche 

MLC SSDs. Für anspruchsvolle 

oder kritische Anwendungen ist die SLC- 

Lösung mit der maximal möglichen 

Schreibzuverlässigkeit und einem sicheren 

Datenerhalt von garantiert zehn Jahren 

nach JEDEC-Standard eine gute Wahl. 

Zehn Jahre sicherer Datenerhalt 

Als Variante für den erweiterten Temperaturbereich 

ist die X-500-Serie von -40 bis 

+85 °C einsetzbar, daneben sind die SSDs 

auch für den kommerziellen Temperaturbereich 

von 0 bis +70 °C erhältlich. Mit diesen 

Features eignet sich die X-500 Serie 

ganz besonders für alle sicherheitskritischen 

Anwendungen wie Applikationen in 

der Kommunikation, in Luft- und Raumfahrt, 

im Transportwesen, im Automotiveund 

Medizin-Bereich, der Automatisierungstechnik 

sowie für staatliche und behördliche 

Anwendungen. Hier sind die 

SSD-Speicher eine attraktive Alternative 

auch zu anderen Speichermedien, allen voran 

den konventionellen Festplatten 

(HDDs). Denn verglichen mit diesen bieten 

SSDs aufgrund ihres Aufbaus Vorteile wie 

eine höhere Ausfallsicherheit, Robustheit, 

Ein integrierter Temperatursensor überwacht 

während des laufenden Betriebs stets die 

Gerätetemperatur des Massenspeichers. 

Schock- und Vibrationsfestigkeit, kürzere 

Zugriffszeiten, geringere Fehlerrate, ein erweiterter 

Temperaturbereich, geringeren 

Stromverbrauch und längere Lebensdauer. 

Auch für die X-500-Serie gilt eine Langzeitverfügbarkeit 

von mehreren Jahren bei 

SLC-Typen, die MLC-Varianten werden 

über den PCN-Prozess weitergeführt. Garantiert 

wird auch eine kontrollierte Stückliste. 

Denn werden die Komponenten der 

Module geändert, ohne dies zu kennzeichnen 

oder die Kunden zu benachrichtigen, 

kann dies zu Problemen führen. Spielen 

diese eine neue Firmware auf oder setzen 

eine neue Flash-Revision ein, kann die Karte 

durch Inkompatibilität ausfallen oder 

nur noch fehlerhaft funktionieren. Deshalb 

sind bei Swissbit alle Speichermodule über 

alle Lieferungen zu 100 Prozent identisch 

zum Muster und somit auch untereinander. 

Die Artikelbezeichnung gibt detaillierte 

Auskunft, welche Konfiguration, Firmware, 

Prozessor, Flash Chip und so weiter in der 

Karte enthalten sind. Sind Änderungen nötig, 

ändert sich die Artikelbezeichnung entsprechend 

und eine „Product Change Notification“ 

informiert die Kunden frühzeitig. 

Sie können die Kompatibilität prüfen bevor 

die geänderten Speicher verbaut werden. 

Neben dem Design-In-Support und 

Analysen wird auch eine lokale FAE-Betreuung 

angeboten. Auf Wunsch werden 

Lebensdauersimulationen und Anwendungsoptimierungen 

im Zielsystem 

durchgeführt. Ergänzend bietet das hauseigene 

Qualifikationslabor mit hoch entwickelten 

Stresstests Joint Qualifikation Services 

in der Kundenapplikation an. (ah) n 

infoDIREKT 

601ei0213 

Der Autor: Roger Griesemer ist Head 

of Business Unit Flash Products, 

Swissbit AG, Schweiz. 



Coverstory 

Eine Familie mit vielen Möglichkeiten 

RX-Mikrocontroller von Renesas 

Mit der RX-MCU-Familie entwickelte Renesas ein breites Produktportfolio mit hoher Rechenleistung für den 

Einsatz in verschiedensten Applikationsbereichen, wie zum Beispiel Industrie, Stromzähler, Motorsteuerung, 

Kommunikationsapplikationen, Bedienungsterminals und Weiße Ware. Die RX-Familie bietet eine stetig wachsende, 

unter sich kompatible Produktpalette. 

Autor: Bernd Westhoff 

Eine breite Palette an Lösungsansätzen für die verschiedensten 

Anwendungen stellen die Produkte dieser Familie bereit. 

Der RX-Mikrocontroller basiert auf einer erweiterten 

Harvard-Architektur, die mit integriertem, auf der MO- 

NOS-Technologie basierenden Zero-Wait-State-Flash bei Taktraten 

bis zu 100 MHz eine Leistung von 165 DMIPS/MHz erreicht, 

bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch bis zu 130 µA/DMIPS. 

Da der RX-Mikrocontroller auf einer CISC-Architektur basiert, 

sind hier im Vergleich zu einer RISC-Implementierung noch zusätzliche 

Einsparungen in der Code-Größe zu erwarten. Hohe 

Echtzeitfähigkeit ist in der Regel eine wichtige Forderung an Embedded-Systeme. 

Aus diesem Grund bieten die Produkte dieser 

Familie einen sogenannten High Speed Interrupt an, der es ermöglicht, 

auf Signale innerhalb von fünf Taktzyklen mit einem Interrupt-Einsprung 

zu reagieren. 

Zu den vielfältigen integrierten Sicherheitsmerkmalen zählen 

unter anderem eine Sicherung des Flashspeichers durch ID-Code, 

eine integrierte MPU (Memory Protection Unit), ein Schutz der 

Register gegen versehentliches Überschreiben sowie eine unabhängige 

Taktspeisung der Watchdog-Funktion. Des Weiteren wurden 

Hardware-Test-Funktionen implementiert, die es ermöglichen, 

den I/O-Status von Ports zu überprüfen. Ein ADC-Selbsttest 

erlaubt die Detektion von externen Signalen. Abgerundet wird das 

Angebot durch eine CRC-Hardware-Einheit zur Überprüfung von 

Speicherinhalten und eine Testfunktion zur Überprüfung der 

Taktquelle. Werden diese Elemente mit einer zertifizierten Quellcode-Bibliothek 

nach dem IEC60730-Standard kombiniert, gestalten 

sich Implementierung und Qualifizierung nach diesem Standard 

äußerst einfach. 

20 

elektronik industrie 02/2013 

Der Kommunikationsknecht 

Kommunikation ist der entscheidende Faktor in vielen industriellen 

Anwendungen. Egal, ob es sich um eine einfache serielle 

Schnittstelle zur Kommunikation mit einem anderen Modul, einer 

anderen Periphere-Einheit oder um ein erweitertes Kommunikationsprotokoll 

wie Ethernet, CAN oder USB handelt, alle ermögliwww.elektronik-industrie.de


Coverstory 

Bild 1: Typisches Systemlevel- 

Konzept-Diagramm für den RX62N. 

Bild 2: Typische Dual- 

Motoransteuerung mittels RX62T. 

Bilder: Renesas 

chen dem Benutzer den Zugriff und die Kontrolle mittels dieser 

Kommunikations-Netzwerke in einer Industrieanlage. Die RX- 

Familie ist in der Lage, alle wichtigen Kommunikations-Methoden 

zu unterstützen, wie in Bild 1 dargestellt. 

Für die Kommunikationsschnittstellen USB 2.0 Full Speed, IEEE 

802.3x 10/100 Mbit/s und CAN 2.0B Active existieren entsprechende 

Treiber und Protokoll-Stacks, als kostenloses Softwarepaket 

von Renesas zur Verfügung gestellt. Zusätzlich gibt es eine Vielzahl 

verschiedener kommerzieller Lösungen, die in Kooperation 

mit Softwarepartnern entwickelt wurden. 

Neben den oben erwähnten Kommunikationsschnittstellen wie 

USB, Ethernet und CAN bieten die Mikrocontroller dieser Familie 

eine Vielzahl an weiteren Schnittstellen. Zu erwähnen sind hier 

unter anderem SPI und I 2 C als Schnittstelle zu externen Peripherie-Bausteinen, 

Speicher und drahtlose Kommunikationsmodule 

wie zum Beispiel Zigbee und Wifi. I 2 C unterstützt bis zu 1 MByte/s 

Bandbreite, während das SPI-Interface in der Lage ist, bis zu einer 

maximalen Datenrate von 25 MByte/s zu kommunizieren. Das 

SPI-Modul unterstützt Master- und Slave-Modi. Asynchrone, synchrone, 

Smartcard- und LIN-Bus-Schnittstellen unterstützt das 

Serial-Communication-Interface (SCI). Dabei ist die Bandbreite 

auf 8 MByte/s im synchronen Betrieb und 3 MByte/s im asynchronen 

Betrieb limitiert. 

Die RX-Motorsteuerungsplattform 

In vielen Haushaltsgeräten, wie Wasch- und Spülmaschinen ist die 

Motorsteuerung eine wichtige Funktion. Die RX-Familie bietet 

sehr moderne Lösungen für diese Anwendungsbereiche. Sowohl 

der RX200 als auch der RX600 unterstützen sensorlose Vektorregelung 

für Einzel- und Drei-Shunt-Methoden und ermöglichen 

eine effiziente und schnelle Verarbeitung des Motorsteuerungs- 

Algorithmus bei bis zu 100 MHz. Dies wird unter Beibehaltung der 

Selbsttestfunktion für einen sicheren Betrieb der Kommunikation 

mit einem externen Steuergerät realisiert. In einfachen Anwendungsbereichen 

ist zusätzlich die parallele Integration der Benutzeroberfläche 

möglich. 

Für kleine bis Mid-Range-Anwendungen eignet sich der RX200 

sehr gut. Hierzu bietet die CPU eine äußerst effiziente DSP-Verarbeitung, 

eine Multiplikations- und Additionseinheit mit einem 

einzigen Zyklus (MAC) und einen 32 Bit breiten Barrel-Shifter. 

Wie alle Bausteine dieser Familie gewährleistet er eine gute Code- 

Effizienz, so dass eine typische Anwendung mit Motoransteuerungsalgorithmus, 

Selbsttest und Kommunikationsmanagement 

etwa 30 Prozent weniger Flashspeicher und 25 Prozent weniger 

On-Chip-RAM benötigt, im Vergleich zu Implementierungen auf 

anderen herkömmlichen CPUs. 

Das System unterstützt Schaltfrequenzen von über 24 und Regelfrequenzen 

von bis zu 16 kHz. Der Einsatz des On-Chip-Data- 

Flash eignet sich sehr gut für die Speicherung der für die Motorsteuerung 

notwendigen Systemparameter. 

Im Vergleich dazu weist der RX600 eine höhere Leistung und 

eine stärkere Integration von Motorsteuerungs-typischen Elementen 

auf. Für High-End-Anwendungen, wie zum Beispiel Premium- 

Waschmaschinen, Backöfen und industrielle Anwendungen wie 

Klimaanlagen, Motorensteuerungen und Wechselrichter ist er der 

passende Baustein. Neben der erhöhten CPU-Geschwindigkeit 

von bis zu 100 MHz ist der Hauptgrund die Integration einer 

Hardware-IEEE-754-Floating-Point-Unit (FPU) als Teil des CPU- 

Kerns. Die speziell auf das Inverter-/Motorsteuerungssegment ausgelegten 

Produkte sind der RX62T und der RX63T. Der RX63T 

mit der kleinen Gehäuse-Option passt bestens für Appliance-Anwendungen. 

Das Produkt ermöglicht eine komplette Motorsteuerung 

mittels des 12-Bit-ADC mit 1 µs Wandlungszeit und der entsprechenden 

Timer-Einheit inklusive der Bedienung von Kommunikationsschnittstellen. 

Die Bausteine der RX62T-Gruppe sind in der Lage, zwei unabhängige 

Motorsteuerungen zu kontrollieren, da sie auch zwei unabhängige 

Motorsteuerungs-Timer-Blöcke beinhalten, einen er- 

Auf einen Blick 

Eine Familie für viele Anwendungen 

Großer integrierter Flashspeicher, schnelle CISC-MCU mit integrierter 

FPU (Floating Point Unit), ein sehr breites Angebot an verschiedenen 

integrierten Peripherien und eine Vielzahl an verschiedenen Gehäuseformen 

sind die Charakteristika der RX-MCU-Familie von Renesas. 

Momentan sind die zwei Produkt-Serien RX200 und RX600 im Markt 

verfügbar. Weitere Produktserien sind bereits in Planung, um die Applikationsabdeckung 

noch weiter zu vergrößern. 

infoDIREKT www.all-electronics.de 

609ei0213 


elektronik industrie 02 / 2013 

21


Coverstory 

Bild 3: Typisches System- 

Konzept zur Ansteuerung 

eines TFTs mittels RX600. 

Bild 4: Dreiphasiges Single-Chip- 

Stromzähler-Konzept basierend 

auf RX21A. 

weiterten ADC mit zwei unabhängigen Einheiten sowie drei integrierte 

programmierbare Operationsverstärker zur Signalaufbereitung 

und Skalierung. Drei analoge Fenster-Komparatoren für 

jeden ADC runden die Einheiten ab. Eine dritte 10-Bit-ADC-Einheit 

bietet Unterstützung für andere systemrelevante ADC-Wandlungen. 

Eine äquivalente Motorsteuerungsanwendung, bestehend 

aus Motorregelalgorithmus, Benutzerschnittstelle mit GUI und 

Parameter-Speicher nutzt rund 50 Prozent des Flash-Speichers und 

26 Prozent des RAMs, basierend auf dem kleinsten RX63T mit 32 

KByte Flash und 8 KByte RAM. 

TFT-Bedieneinheiten basierend auf RX 

Der Trend zur Integration von intelligenten Benutzer-Interfaces 

mittels Display-Anzeigen ist ungebrochen. Realisiert werden kann 

dies oftmals durch ein einfaches Segment- oder Matrix-Display. In 

letzter Zeit kommen jedoch immer häufiger Grafik-Displays, also 

TFT-Displays zum Einsatz. In diesen Fällen ist die Verwendung eines 

Grafik-Controllers in der Regel sehr aufwändig und für die Anwendung 

häufig zu teuer. Basierend auf den RX-Mikrocontrollern 

werden verschiedenste Ansätze verfolgt, um eine kostenoptimierte 

Lösung zu offerieren. Mittels des RX200 ist es beispielsweise möglich, 

ein Standard-QVGA-TFT-Panel mit RGB-Interface mit bis zu 

acht Farben (3 Bit/Pixel) unter Zuhilfenahme von drei synchronen 

SCI-Kanälen mit DMA und I/O-Port-Steuerung für die HSyncund/oder 

VSync-Signalgenerierung anzusteuern. Etwa 30 KByte 

internen RAM benötigt die Lösung für den Videopuffer. Die Vorteile 

liegen unter anderem im schnellen Einschaltverhalten, so dass 

Daten im Moment des Systemstarts auf dem Bildschirm sichtbar 

sind. Hierzu wird weniger als 40 Prozent der CPU-Leistung benötigt. 

Die Systemkosten sind niedrig, da keine externen Komponenten 

erforderlich sind. Renesas stellt entsprechende Anwendungssoftware 

zusammen mit Demos und Anwendungshinweisen bereit. 

Auch der RX600 ist in der Lage, ein TFT-Panel direkt anzusteuern. 

Aufgrund der höheren Leistung und zusätzlicher Peripherie 

bietet er einen größeren Funktionsumfang. Hierzu zählen ein zusätzlicher 

externer DMA-Controller (exDMAC), um die RGB-Daten 

zu übertragen. Die Videodaten werden hier im externen SRAM 

oder SDRAM abgelegt. Lösungen für QVGA- (320 x 240) und 

WQVGA-Auflösung (480 x 272) mit bis zu 16 Bit Farben pro Pixel 

und einer Bildwiederholungsfrequenz von 60 Hz verspricht dieser 

Ansatz. Um ein statisches Bild anzuzeigen, liegt die CPU-Auslastung 

für den RX600 bei nur etwa fünf Prozent, dadurch stehen genügend 

Ressourcen für andere Anwendungsfunktionen, wie Konnektivität 

und Touch-Screen-Decodierung, zur Verfügung. Aufgrund 

des geringen CPU-Overhead können auch kleinere bis mittlere 

Animationen, wie Knöpfe, Schieberegler, Anzeigen und so 

weiter auf dem TFT umgesetzt werden. 

Alle diese TFT-Ansteuerungskonzepte sind dokumentiert und 

mit entsprechender kostenloser Beispielsoftware verfügbar. Zudem 

werden entsprechende kommerzielle Lösungen von Softwarepartnern 

bereitgestellt. 

Smart-Meter-Applikationen mit dem RX 

Intelligente Stromzähler-Lösungen von heute erfordern genauere 

Messungen, einen geringeren Stromverbrauch und mehr Features, 

einschließlich der Möglichkeit zur Datenerfassung und drahtgebundenen 

oder drahtlosen Kommunikation über verschiedene 

Medien. An den zentralen Mikrocontroller stellt dieser erweiterte 

Anforderungskatalog hohe Ansprüche. Die hier vorgestellten Bausteine 

können fortschrittliche Lösungsansätze für diesen Applikationsbereich 

aufzeigen. Insbesondere der neue RX21A zeichnet 

sich durch die Einführung einer neuen Technologie als echte Single-Chip-Lösung 

speziell für den Stromzählermarkt aus. Der Vorteil 

dieser Produktgruppe liegt in der Integration von bis zu sieben 

unabhängigen 24-Bit-Delta-Sigma-ADC-Einheiten mit den jeweiligen 

programmierbaren Verstärkern. Diese Einheiten bieten Differenzial- 

und Single-Ended-Eingänge. Zusätzlich sind noch ein 

sieben-kanaliger 10-Bit-ADC und zwei 10-Bit-DACs integriert. 

Der RX21A verfügt zusätzlich über viele weitere Peripherie-Funktionen, 

wie zum Beispiel serielle Schnittstellen (SCI), leistungsstarke 

16-Bit-Timer und ein RTC-Kalender-System mit integrierter 

Manipulationsüberwachung. Das Beispiel einer typischen Poly- 

Phasenmessgerät-Lösung, basierend auf dem RX21A, zeigt Bild 4. 

Ein RX21A-basiertes Messsystem kann durch eine Kombination 

von peripheren Funktionen, wie die 16-Bit-MTU-Timer-Einheit, 

dem Event-Link-Controller (ELC) und der Nutzung des Data 

Transfer Controllers (DTC) automatisiert werden. Hierdurch ist 

die Steuerung, das Auslesen und die Speicherung der durch den 

24-Bit-Delta-Sigma-ADC gewandelten Daten als auch die Auswertung 

weitestgehend ohne Zuhilfenahme des RX-Kerns möglich. 

Der RX21A bietet ebenfalls eine Reihe von Produkten an, die für 

den einphasigen Stromzählermarkt ausgelegt sind. (ah) n 

Der Autor: Bernd Westhoff ist verantwortlich für das RX-Produkt-Marketing, 

Geschäftsbereich ICBG (Industrial & Communication 

Business Group) bei Renesas Electronics Europe. 



ANALOG- 

INTEGRATION – 

NICHT JEDER 

WILL SIE ... 

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Bild: pholidito - Fotolia.com 

RS-485-konformer Transceiver 

Betrieb mit geringer Gleichtaktspannung 

Die Tatsache, dass die RS-485-Schnittstelle noch viele Jahre das Arbeitstier unter den industriellen Schnittstellen 

bleiben wird, wird unter anderem durch die steigende Anzahl von Fragen belegt, welche das Grundwissen des 

EIA/TIA-485-Standards, allgemein als RS-485 bekannt, betreffen. 

Autor: Thomas Kugelstadt 

Welchen Treiberstrom muss ein RS-485-Transceiver liefern 

können? Ist es möglich, mehr als 32 Unit Loads 

anzusteuern? Dies sind zwei der am häufigsten gestellten 

Fragen in diesem Zusammenhang. Der folgende 

Artikel geht detaillierter auf diese Themen ein. 

Um die erste Frage zu beantworten, betrachtet man am besten die 

in Bild 1 dargestellte typische RS-485-Datenverbindung. Wie man 

erkennt, muss ein Treiber nicht nur einen differenziellen Strom 

durch die Abschlusswiderstände schicken, sondern auch eine Reihe 

von Empfänger-Eingangsimpedanzen und Failsafe-Netzwerke, 

die an den Bus angeschlossen sind, mit Strom versorgen. Da diese 

Impedanzen Strompfade zwischen den Signalleitungen und der 

Masse bilden, wirken sie sich gleichermaßen auf den Stromfluss in 

den Signalleitungen A und B aus. Aus diesem Grund werden sie als 

Gleichtakt-Impedanzen (RCM) bezeichnet. 

Zur Definition der maximalen Gleichtakt-Belastung wurde für 

den RS-485-Standard das theoretische Konzept der Einheitslast 

(englisch: Unit Load) eingeführt. Diese Lastgröße definiert einen 

Gleichtakt-Lastwiderstand von 12 kΩ. Ein Transceiver mit einer 

Unit Load (1 UL) entspricht somit einem äquivalenten Eingangswiderstand 

RINEQ von 12 kΩ an jedem Busanschluss (bezogen 

auf Masse). 

Gemäß dem RS-485-Standard muss ein Transceiver in der Lage 

sein, eine Gleichtakt-Last von insgesamt bis zu 32 Unit Loads zu 

treiben und dabei eine differenzielle Ausgangsspannung V OD 

von 

1,5 V an einem differenziellen Widerstand R D 

von 60 Ω zu erzeu- 


Treiberfähigkeit RS-485-konformer Transceiver 

Wie der hier vorliegende Fachartikel ausführt, muss ein RS-485-konformer 

Transceiver eine Treiberfähigkeit von mindestens ± 60 mA 

aufweisen. Zusätzlich wird in diesem Bericht noch aufgezeigt, dass 

die spezifi zierte Gleichtaktbelastung von 32 ULs dann höher angesetzt 

werden kann, wenn der Betrieb mit geringeren Gleichtaktspannungen 

erfolgt. 


605ei0213 

24 elektronik industrie 02 / 2013 



gen. Darüber hinaus verlangt der Standard, dass diese Treiberfähigkeit 

über einen Gleichtaktspannungsbereich V CM 

von ‐7 bis 

+12 V hinweg gewährleistet sein muss. Dies ist notwendig, um 

große Unterschiede zwischen den Massepotenzialen von Treiber 

und Empfänger zu berücksichtigen, zu denen es häufig bei großen 

Übertragungsdistanzen kommt. 

Während der besagte differenzielle Widerstand von 60 Ω der Parallelschaltung 

zweier 120-Ω-Abschlusswiderstände entspricht, 

ergeben die 32 Unit Loads einen Gleichtakt-Lastwiderstand von 

insgesamt R CM 

= 12 kΩ / 32 = 375 Ω. Ebenfalls in der RS-485- 

Norm spezifiziert ist die in Bild 2 gezeigte Schaltung zum Testen 

der Treibereigenschaften eines Transceivers unter dem Einfluss einer 

Gleichtaktbelastung. 

Unter der Annahme, dass der nicht invertierende Treiberausgang 

A die positivere Busspannung erzeugt, lässt sich sein Strom 

nach folgender Gleichung berechnen. 

Bild 3: Die 

Busstrom-Anforderungen 

für einen 

5-V-Transceiver. 

Bild 4: Zahl der Unit Loads als 

Funktion der Massepotenzial- 

Differenz. 

Bilder: Texas Instruments 

Der Strom am invertierenden Ausgang B errechnet sich stattdessen 

nach dieser Gleichung: 

Da die Ausgänge A und B während der Übertragung von Daten 

fortlaufend ihre Polarität wechseln, ist es besser, die Ausgangsströme 

in allgemeiner Form zu beschreiben. Somit muss der positivere 

(High‐) Ausgang einen Strom liefern, der sich aus dieser Gleichung 

berechnet: 

während der weniger positive (Low‐) Ausgang den Strom aufnehmen 

muss, der sich aus der nachfolgenden Gleichung ergibt: 

Bild 1: Prinzipdarstellung einer typischen RS-485-Datenverbindung. 

Bild 2: Eine Testschaltung zum Prüfen des Treiber-Verhaltens bei 

Gleichtaktbelastung. 

Bild 3 zeigt den minimalen Strom, den ein 5-V-Transceiver bei 

der maximalen Gleichtaktbelastung von R CM 

= 375 Ω (dies entspricht 

32 ULs) über den spezifizierten Gleichtaktspannungs-Bereich 

hinweg liefern muss. Beim Erstellen dieses Diagramms wurden 

folgende Parameter zugrundegelegt: V OS 

= 2,5 V, V OD 

= 1,5 V, 

R D 

= 60 Ω und R CM 

= 375 Ω. 

Wie der Grafik zu entnehmen ist, muss ein standardkonformer 

5-V-Transceiver als Stromquelle und Stromsenke für Ströme bis zu 

53 mA geeignet sein. In der Praxis liefern die meisten, auf dem 

Markt erhältlichen RS-485 Transceiver Ausgangsströme von ± 60 

mA und mehr. 

An dieser Stelle sollten einige Klarstellungen gemacht werden, 

was die maximale Gleichtaktbelastung von 32 Unit Loads betrifft. 

Damit dürften einige verbreitete Missverständnisse ausgeräumt 

werden. 

■■ 

Die im RS-485-Standard spezifizierte maximale Gleichtaktbelastung 

von 32 Unit Loads berücksichtigt nicht allein die Empfängereingänge, 

sondern auch andere Gleichtaktbelastungen, 

die zwischen dem differenziellen Signalpaar und der Signalmasse 

existieren können. Zum Beispiel entspricht ein externes 

Failsafe-Widerstandsnetzwerk allein bereits insgesamt 22 ULs, 

so dass für die Empfängereingänge nur noch 10 ULs übrig bleiben. 

Diese 10 ULs können für zehn Transceiver à 1 UL oder 

bestenfalls für 80 Transceiver mit je 1/8 UL genutzt werden. 

■■ 

Die Maximalbelastung von 32 ULs ist für den kompletten V CM 

- 

Bereich von ‐7 bis +12 V spezifiziert. Wie aus Bild 3 hervorgeht, 

reduzieren sich durch Verkleinern des Gleichtaktspannungs- 

Bereichs die Ausgangsströme, so dass die Stromreserven der 

Treiber größer werden. Diese Reserven wiederum lassen sich 

zum Ansteuern von mehr Unit Loads nutzen. Anwenden lässt 

sich dieses Prinzip bei Datenverbindungen, bei denen die 

Massepotenziale von Treiber und Empfänger nur geringe Unterschiede 

aufweisen. Damit ist auch gleich die eingangs gestellte 

zweite Frage beantwortet. 

Bild 4 gibt die Zahl der Unit Loads als Funktion der Massepotenzial-Differenz 

wieder. Hervorzuheben ist hierbei, dass es sich 

bei der Massepotenzial-Differenz keineswegs um eine Gleichspannung 

handelt, sondern um eine Wechselspannung, deren Frequenz 

hauptsächlich der dritten Harmonischen der Netzfrequenz des 

Systems entspricht. (ah) 

n 

Der Autor: Thomas Kugelstadt ist Senior Applications Engineer 

bei Texas Instruments. 

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02/2013 25


USB-Audio einfach gemacht 

Audio-Devices-Class-Mechanismus für den Audiodatentransport über USB 

Die weite Verbreitung des USB-Standards in der Consumerelektronik macht nun auch eine USB-Anbindung zum 

Einsatz und zur Steuerung digitaler Audioanwendungen möglich. USB bietet ausreichend Bandbreite für hochwertiges 

Audio; die einfache Anwendung wird von den Verbrauchern akzeptiert und hat USB zu einer populären 

Audioschnittstelle gemacht. 

Autor: Pedro Pachuca 

USB ist eine vielseitige Schnittstelle, die viele Möglichkeiten 

für den Einsatz und die Steuerung von Digital-Audio bietet. 

Beim Transport von Audiodaten über USB muss die 

Industrie jedoch standardisierten Mechanismen folgen, 

um Interoperabilität zu gewährleisten – dem wichtigsten USB- 

Merkmal. Um dieser Anforderung zu genügen hat die USB-Organisation 

die Audio Devices Class entwickelt, die einen robusten 

standardisierten Mechanismus für den Audiodatentransport über 

USB definiert. Die USB-Audio-Class-Spezifikation steht über das 

USB Implementers Forum (www.usb.org) zur Verfügung. 

Ein wesentlicher Aspekt beim Audio-Streaming über USB ist die 

Synchronisierung der Datenströme vom Host (Quelle) zum Gerät 

(Senke). Dies wird über ein robustes Synchronisierungsschema 

mit isochronen Transfers erledigt, das in die USB-Spezifikation integriert 

ist. Die Audio-Device-Class-Definition hält sich an dieses 

Synchronisierungsschema und überträgt Audiodaten zuverlässig 


USB-Bridge-ICs helfen weiter 

Die Übertragung von Audiodaten über einen USB-Port ist keine einfache 

Aufgabe. USB selbst ist ein komplexes Protokoll, das einiges an 

Know-how verlangt. Hinzu kommen andere audiobezogene Herausforderungen 

wie die Synchronisierung der Datenströme sowie die 

Konfi guration und Programmierung der Codecs und D/A-Wandler. 

Selbst für erfahrene Embedded- und Audio-Entwickler kann dies eine 

Herausforderung darstellen. USB-Bridge-ICs helfen dabei, die USB- 

Softwareentwicklung weniger komplex zu gestalten und bieten eine 

neue Standard-Audiokonfi gurationsschnittstelle sowie Methoden zum 

Synchronisieren der Audio-Datenströme in einer preisgünstigen 

hochintegrierten Einchip-Lösung. 


504ei0213 




über den Bus. Die Umsetzung dieses Synchronisierungsmechanismus 

ist jedoch 

nicht einfach. Herkömmliche Implementierungen 

erfordern High-end-Embedded- 

Systeme mit komplexen Datenwandlern 

oder teuren PLLs, um die vom System geforderte 

Taktgenauigkeit einzuhalten. 

In einem System mit einer Abtastrate 

von 48 kHz sendet der Host jede Millisekunde 

einen Datenblock mit 48 analogen 

Ausgangswerten. Die Senke muss die Audiodaten 

puffern, um jeweils eine Abtastung 

an den DAC senden zu können. Jede 

Taktabweichung zwischen Host und Device 

(selbst kleinste Abweichungen) führen 

zu einem Überlauf- oder Unterschreitungszustand. 

Die USB-Spezifikation definiert 

verschiedene Methoden, wie Host/ 

Device-Taktabweichungen zu begegnen 

ist. USB definiert Modi, die den Betrieb 

von Quellen und Senken regeln. Bei Audio-out 

ist der Host die Quelle und das Device 

die Senke. Bei Audio-in ist das Device 

die Quelle und der Host die Senke. 

Asynchroner Modus 

Bei asynchronem Betrieb liefert die Senke 

genaues Feedback an die Quelle. Auf der 

Grundlage dieser Rückmeldungen passt 

die Quelle die Anzahl der Abtastungen an, 

die sie an die Senke sendet. Bild 1 beschreibt 

den asynchronen Modus mit ei- 



Bild 1: Asynchroner Modus. 

Bild 3: Synchroner Modus. 

Bilder: Silicon Laboratories 

Bild 2: Gepuffertes System zur Unterstützung des asynchronen Modus. 

Bild 4: Geschlossener Regelkreis für den Synchronmodus mit 

integriertem Oszillator. 

nem analogen Ausgang. Die Rückkopplung passt eine Quellen/ 

Senken-Taktabweichung an, ohne dass die Senke mit PLL-Hardware 

für die Synchronisation zum Host-Takt ausgestattet werden 

muss. Bild 2 zeigt ein gepuffertes System für eine Abtastrate von 48 

kHz. Der Host beginnt mit dem Streaming von 48 Abtastungen bei 

jeder USB-Start-of-Frame-(SOF-) Operation, die jede Millisekunde 

stattfindet. Nähert sich der Device-Puffer aufgrund einer 

Taktabweichung jedoch dem vollen oder leeren Zustand, kann das 

Device den Host auffordern, mehr (49) oder weniger (47) Abtastungen 

zuzusenden, damit ein Puffer-Überlauf oder eine -Unterschreitung 

nicht auftreten. Diese Methode findet sich in Silicon 

Labs' USB-to-I2S Digital Audio Bridge CP2114. Die Audio Device 

Class wird durch den CP2114 unterstützt, ohne dafür zusätzlich 

Software entwickeln zu müssen. 

Synchroner Modus 

Beim synchronen Betrieb verwenden die Quelle und die Senke 

eine implizite Rückkopplung, und die Takte sind fest an die USB 

SOF gebunden. Die Senke muss sich mit dem USB SOF synchronisieren 

(Bild 3). 

Eine einfache und doch robuste Umsetzung des Synchronmodus 

lässt sich mit einem geschlossenen Regelkreis bewältigen, der jegliche 

Abweichung vom USB-SOF und dem internen Oszillator der 

Senke korrigiert (Bild 4). Der USB-SOF-Befehl, der jede Millisekunde 

vom Host gesendet wird, dient zur Kalibrierung des internen 

Oszillators. Damit dies richtig funktioniert, muss der Oszillator 

der Senke über ein Kalibrierungsregister justierbar sein, das die 

Oszillatorfrequenz in kleinen Schritten nach oben oder unten ändert. 

Der CP2114 ermöglicht dies durch die dynamische Trimmfunktion 

seines integrierten Oszillators. Er ermöglicht auch die 

Wahl zwischen synchronem und asynchronem Betrieb – je nach 

verfügbarer Hostfunktion. Alle gängigen Plattformen (Windows, 

Linux, MacOS und iOS für das Apple iPad) unterstützen heute den 

asynchronen Modus. 

Standard-Codec/DAC-Konfigurationsschnittstelle 

Codec- und DAC-Anbieter bieten die Möglichkeit, die Funktionen 

ihrer Bausteine zu konfigurieren. Diese Vielseitigkeit macht 

jedoch die Softwareentwicklung komplexer, wenn mehrere 

Codec/DAC-Plattformen verschiedener Produktlinien unterstützt 

werden sollen. 

Diese Herausforderung wird durch eine Standard-Codec/DAC- 

Konfigurationsschnittstelle gelöst, welche die gängigsten Funktionen 

zur Konfiguration eines Codecs oder DACs zusammenfasst. 

Die Schnittstelle ermöglicht einen reibungslosen Übergang zwischen 

Codecs und DACs und garantiert eine schnelle Evaluierung 

verschiedener Codec/DAC-Optionen. Eine solche Schnittstelle 

befindet sich auch im Audio-Bridge-IC CP2114, der zahlreiche 

Codecs/DACs über eine Standard-Konfigurationsschnittstelle unterstützt. 

Sie unterstützt die häufigsten Funktionen in Codecs und 

DACs, wie DAC-Registergrößen, Audioformate, Lautstärkeregelung 

und Audio-Taktverhältnis. Hinzu kommen offene Felder für 

kundenspezifische Programmierung, und eine Abstraktionsebene 

umfasst die gängigsten Konfigurationen in einem einfach verständlichen 

Format. Ist ein Entwickler erst einmal mit der Schnittstelle 

vertraut, wird der Wechsel zwischen Codec- und DAC-Bausteinen 

zu einer einfachen Aufgabe. 

Der CP2114 bietet über USB Zugriff auf die Schnittstelle, um 

alle erforderlichen Werte zur Konfiguration von Codecs oder 

DACs festzulegen. Die Konfiguration wird einmal durchgeführt 

und verbleibt im EPROM. Dynamische Änderungen sind über den 

Host erlaubt und ermöglichen das Anpassen der Codec/DAC- 

Konfiguration. 

Zusammenfassung 

Die Beliebtheit von USB erstreckt sich nun auch auf die Anwendung 

und Regelung von Audio-Anwendungen. Streaming Audio 

über USB ist jedoch eine komplexe und zeitaufwändige Aufgabe. 

Design-Anforderungen wie die Synchronisierung der Audiodaten 

und die Konfiguration von Codecs/DACs können selbst Embedded-Experten 

und Audio-Entwickler herausfordern. Digitale Audio-Bridge-ICs 

wie der CP2114 verringern diese Komplexität, indem 

sie eine Plug-and-Play-Lösung bieten, die keinerlei Softwareentwicklung 

erfordert. Die nächste Generation digitaler Audio-Bridge-Lösungen 

unterstützt eine Vielzahl von Codecs und 

DACs über eine Standard-Konfigurationsschnittstelle, genauso wie 

asynchronen und synchronen Betrieb mit einer minimalen Anzahl 

externer Komponenten, und erübrigt externe Bauteile wie Quarzoszillatoren 

und EEPROMs. (jj) 

n 

Der Autor: Pedro Pachuca ist Marketing Manager, MCU Interface Products bei 

Silicon Laboratories in Austin/Texas. 



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Hybride Power-Control 

Analoger Spannungswandler mit Mikrocontroller 

Bilder: Microchip 

Beim MCP19111 hat Microchip den analogen Spannungswandler 

mit einer kleinen MCU aufgewertet. 

Spannungswandler arbeiten gewöhnlich auf analoger 

Basis oder digital, mit einem äußerst leistungsfähigen 

Rechenkern. Microchip geht nun 

den Mittelweg: Sie kombinieren einen analogen 

Wandler mit einer kleinen Flash-MCU (mit PIC- 

Kern) auf einem Chip. Die MCU ist aber nicht Teil 

der Feedback-Schleife. Die MCP19111-Familie 

arbeitet in einem Spannungsbereich von 4,5 bis 32 

V und ist laut Microchip erheblich vielseitiger als 

konventionelle analoge Ausführungen. Der analoge 

PWM-Controller sorgt für hohe Geschwindigkeit, 

Leistung und Auflösung, der Mikrocontroller 

ergänzt hohe Flexibilität. Beide Bestandteile sind 

auf einem gemeinsamen Chip in identischer Technologie 

aufgebaut. Für den 8-Bit-PIC-Mikrocontroller 

stehen 8 KByte Flash und 256 Byte RAM zur 

Verfügung. Der Anwender kann hierfür sogar eigenen 

Code schreiben: Er muss nur die Konfiguration 

des Analog-Teils in die Register schreiben 

und kann dann beliebige eigene Algorithmen aufsetzen. 

Dabei steht ihm sogar ein integrierter AD- 

Wandler zur Verfügung sowie bis zu 15 GPIO- 

Ports, PMBus- und I 2 C-Interfaces. 

Der MCP19111 besitzt einen internen LDO 

sowie MOSFET-Treiber für Anwendungen mit 

synchronen Abwärtswandlern. Passend dazu 

stellt Microchip eigene Hochgeschwindigkeits- 

MOSFETs vor, die auch auf dem MCP19111-Evaluationsboard 

(knapp 50 US-Dollar) verbaut 

sind. Das Eva-Board kommt mit einer Standard- 

Firmware, die der Anwender mit der Entwicklungsumgebung 

MPLAB-X konfiguriert. Die 

neuen 25-V-Hochgeschwindigkeits-MOSFETs 

MCP87018, MCP87030, MCP87090 und 

MCP87130 mit 1,8 mΩ, 3 mΩ, 9 mΩ und 13 mΩ 

eignen sich für getaktete MOSFET-Netzteile und 

DC/DC-Leistungswandler mit hohem Wirkungsgrad. 

(lei) 

n 

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Einphasen-Energiemess-Prozessoren 

Energiemess- und Diagnosefunktionen ergänzen 

Maxim bemustert jetzt die Prozessoren 

78M6610+PSU und 78M6610+LMU für Einphasen-Energiemesser. 

Beide Produkte fassen jeweils 

in einem einzigen Chip ein komplettes Energiemess-Subsystem 

zusammen. Mit ihnen lassen 

sich bestehende Designs durch EVU-geeignete 

Erfassungs- und Diagnosefunktionen ergänzen, 

ohne dass hierfür die sonst anfallenden Kosten 

für einen Stromzähler-System-on-Chip in Kauf 

genommen werden müssen. Beide Bausteine sind 

mit spezieller, auf die Anforderungen der End- 

Anwendung zugeschnittener Firmware ausgestattet. 

Der 78M6610+PSU (Power Supply Units) 

ist eigens für die Echtzeit-Überwachung von Datencentern 

und Servern sowie Telekommunikations- 

und Daten-Equipment ausgelegt. Das Einsatzgebiet 

des universeller konzipierten 

78M6610+LMU (Load Monitoring Units) umfasst 

dagegen beispielsweise Hausgeräte, intelligente 

Stecker, Elektrofahrzeug-Ladegeräte und 

PV-Wechselrichter. Ein wichtiges Leistungsmerkmal: 

EVU-geeignete Erfassung über den ge- 

Bild: Maxim 

Mit dem 78M6610 können bereits bestehende Designs 

auf komfortable Weise durch einen Energiemesser 

ergänzt werden. 

samten Bereich von Lastströmen und Power- 

Down-Betriebsarten. Der integrierte RC-Oszillator 

und die mit niedriger Baudrate arbeitende 

serielle Schnittstelle ermöglichen den Verzicht 

auf Quarze. (jj) 

n 

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Blockdiagramm der Applied Micro Packet 

Pro Controller APM 86691/2 . 

Bild: Acal bfi/Applied Micro 

Bild: Marco2811 - Fotolia.com 

Verschlossen und verplombt 

Smart Meter durch dedizierte Funktionsblöcke im Controller sichern 

Im Zeitalter von Begrifflichkeiten wie Smart Grid und Smart Metering muten die Plomben und Drähtchen, die bei 

den in die Tage gekommenen Wirbelstromzählern Manipulationen am Zähler unmöglich machen sollten, wie 

Relikte aus früheren Zeiten an. Was für den elektromechanischen Oldtimer gegolten hat, hat natürlich für den 

elektronischen Nachfolger nichts an Bedeutung verloren. 

Autor: Klaus Vogel 

Mit der gesetzlichen Verpflichtung seit 2010 bei Neubauten 

oder bei größeren Sanierungsmaßnahmen digitale 

Stromzähler einzubauen, war hier am Anfang auch 

Handlungsbedarf angezeigt. Wissenschaftler der FH 

Münster hatten an einem einfachen Beispiel, einem Zähler der 

wohl ersten Generation, demonstriert, welch leichtes Spiel Hacker 

hier haben, indem sie einfach das Smart Meter vom Internet trennten, 

durch einen PC ersetzten und anstatt der realen Verbrauchsdaten 

geänderte Daten an den Energieversorger schickten. Da die 

Daten nicht verschlüsselt und signiert waren, war dies ein leichtes 

Unterfangen. Der Hersteller des Testprobanden hat daraufhin eine 

Verschlüsselung in der nächsten Gerätegeneration nachgerüstet. 

Wenn man nun aber bedenkt, dass die ganze Smart Meteringund 

somit Smart Grid-Thematik darauf abzielt, einmal intelligent 

Energie bedarfsorientiert dorthin zu verteilen, wo sie benötigt wird, 

können geradezu apokalyptische Szenarien dargestellt werden, wo 

Hacker, sei es privater oder institutioneller Natur – Stuxnet lässt grüßen 

– ganze Versorgungsstrukturen manipulieren und zum Zusammenbrechen 

bringen könnten. Sicherlich sind hier entsprechende 

Implementierungen auf der Energieversorger- beziehungsweise 

Verteilerseite notwendig um dort ein "Eindringen" zu verhindern. 

Die Angreifbarkeit liegt aber auch auf der Verbraucherseite. Wenn 

es einem Eindringling gelingt Prozesse zu manipulieren oder die 

Kontrolle zu übernehmen, sind die unterschiedlichsten Szenarien 

denkbar. Dass dies im Bereich des Möglichen liegt, haben Sicherheitsexperten 

der US-Firma IO Active aufgezeigt. Ihnen ist es gelungen 

einen Tojaner mit Root-Rechten auf einem Smart Meter zu installieren. 

Des Weiteren entwickelte diese Firma auch einen Wurm, 

der sich selbstständig auf andere intelligente Zähler verbreitet. Wenn 

sich dann ein bösartiger Wurm auf die Zähler einer bestimmten Region 

ausbreitet und zum Ziel hat, aktuelle Verbrauchsdaten zu manipulieren, 

dann könnte das ganze smarte Verbrauchskonzept zum 

Erliegen kommen, da dann die Energieweiterleitung nicht bedarfsorientiert 

erfolgen würde und Netze lokal zusammenbrechen könnten. 

Schwachstelle ist hier die derzeit fehlende interne Verschlüsselung. 

So soll zwar die Übertragung übers Internet codiert werden, 

allerdings ist der Schutz interner Prozesse derzeit laut einem Entwurf 

des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik 

(BSI) nicht vorgesehen. Dieser Mangel wird von Experten kritisiert, 

welche hoffen, dass das BSI hier nachbessert. 

Smart Meter angriffssicher machen 

Auf der Smart-Meter-Seite, die auch schon unter den Begriff Internet 

der Dinge fällt, gilt es darum, das System mit den bekannten 




Verschlüsselungsmöglichkeiten gegen Manipulationen 

abzusichern. Wie in der Folge 

gezeigt wird, bieten heute Embedded-Controller 

die nötigen Tools in Form von implementierten 

Hardwarefunktionsblöcken. 

Der angedachte intelligente und geschützte 

Zähler kann vom Netzwerkstandpunkt 

aus als Smart Gateway betrachtet werden, 

das über die Fähigkeit eine gesicherte Verbindung 

aufzubauen, verfügen muss. Das 

Blockdiagramm stellt ein kostengünstiges 

System dar, das auf einem Embedded-PowerPC-Controller 

APM8018x von Apllied 

Micro basiert. Auf Basis des bekannten 

32-Bit-RISC-Core PPC405 mit einem Standardperipheriemix 

aus USB + PHY, Gbit- 

Ethernet, PCIe (80182 2x), Flash-Controller 

bietet der Controller des Weiteren QoS nach 

802.1p und g, time-stamp-Funktion nach 

IEEE-1588, IPv4 und IPv6 sowie einen 

look-aside Verschlüsselungsblock, der direkt 

am lokalen Prozessorbus angeschlossen 

ist. Dessen Hauptfunktionen gliedern sich 

in einen Coprozessor für IPSec, SSL/TLS, 

sRTP, Verschlüsselung nach DES, 3DES, 

AES, ARC4 sowie HASH Summenbildung 

entsprechend SHA1, SHA2 oder MD5. Abgerundet 

wird das Ganze durch einen Displaycontroller 

mit einer Auflösung von 640 

x 480 Pixel mit LVDS-Schnittstelle. 

Auf Basis einer solchen Grundplattform, 

die über die Schnittstellen zusätzlich über 

entsprechende Connectivity-Module wie 

WLAN oder ZigBee in ein lokales Netz eingebunden 

werden kann, ist ein in erster Näherung 

geschützter Zähler realisierbar. Geht 

man aber einen Schritt weiter und stellt sich 

vor, jemand mit entsprechendem Wissen 

hat es geschafft, sich Zugang zum Inneren 

des Smart Meters und somit zum Embedded 

Linux zu verschaffen, sind Manipulationen 

denkbar, die so weit führen können, 

dass der Angreifer sich in den Datenverkehr 

einklinkt. Um das zu verhindern, müsste 

das Programm ebenfalls verschlüsselt sein 

und komplett gekapselt ablaufen. Solch ein 

Sicherheitserfordernis benötigt allerdings 

einen etwas größer geschnittenen Baustein, 

mit Strukturen, wie sie Bausteine der Packet-Pro-Familie 

bieten. 

APM 86692 Black Mamba 

Anstatt einfach zahlreiche CPUs vom Typ 

stand-alone auf einen Chip zu integrieren, 

hat Applied Micro einen modifizierten Weg 

eingeschlagen und es derzeit beim Dual 

Core belassen und dafür dedizierte Funktionsblöcke 

dem APM86682 Black Mamba 

ins Silizium gegossen, von denen jeder seinen 

Teil dazu beiträgt, die Aufgaben, die ein 

System am meisten fordert, zu übernehmen. 

Um einen Vergleich zur täglichen Arbeitswelt 

zu ziehen: Das Konzept Packet Pro entlastet 

die CPUs vom Tagesgeschäft, damit 

sich diese sinnvolleren Aufgaben, wie der 

eigentlichen Applikation, widmen können. 

Der Umstand, dass die Packet-Pro-Familie, 

die auf einem überarbeiteten 440er 

PowerPC-Core basiert, codekompatibel zu 

bestehenden PowerPC-Produkten ist, ermöglicht 

die Mitnahme all dessen an Software 

und Tools, was man bis dato geschaffen 

oder angeschafft hat. 

Mit den Dual- und Single-Core-Versionen 

handelt es sich hier um eine Familie 

von Bausteinen, die vom Konzept her für 

Ethernet-Paketverarbeitung ausgelegt ist. 

Für den Anwendungsfall Smart Meter trifft 

es zwar sicherlich zutrifft, aber vom Workload 

her dürfte der Baustein nicht ausgelastet 

sein. Für das Problem Systemsicherheit 

verfügt der Baustein aber über eine 

Funktion, die im Blockdiagramm durch 

ein Vorhängeschloss symbolisiert wird. 

Nachdem der Arbeitsanfall überschaubar 

sein dürfte, sollte die Single-Core-Version 

APM86681 reichen. 

In einem Trusted Management Module 

(TMM) werden Funktionen dargestellt, die 

genau die Sicherheitsbedürfnisse für das 

Smart Meter adressieren. Ein Secure Boot 

ermöglicht eine Entschlüsselung beim 

Booten beziehungsweise eine Authentifizierung 

der Echtheit der Software. Hierbei 

wurde vor allem dem Wunsch nach Kopierschutz 

von Systemsoftware und damit 

dem Schutz gegen Plagiate Rechnung getragen. 

Genauso ließe sich hiermit aber 

auch ein System, dass vermeintlich gekapert 

wurde, sicher neu starten. 

Wichtig für notwendige Updates, die der 

Energieversorger durchführen möchte, ist 

die Möglichkeit, damit neue Images zu authentifizieren. 

Runtime-Software-Integritätschecks 

überwachen das System auf Integritätsverletzungen, 

um dann entsprechende 

Maßnahmen zu ergreifen. Eine 

Hardware-Authentifizierung überwacht 

die Signaturen anderer Komponenten im 

System und vergleicht diese mit den erwarteten 

Werten, um Schlüsse über die Hardware-Integrität 

zu ziehen. Selbstredend 

stehen für die dargestellten Lösungsansätze 

die kompletten Ecosysteme zur Designunterstützung 

zur Verfügung. (jj) 

n 

infoDIREKT 

500ei0213 

Der Autor: Klaus Vogel ist Systems 

Application & Product Manager 

Semiconductor Division bei der ACAL 

BFi Germany GmbH in Gröbenzell bei 

München. 



Bild 1: Mittels SESUB 

realisiertes Energiemanagement-Modul. 

SESUB-Module für Smartphones 

Sehr klein und niedrig: Halbleiter-Chips direkt im Substrat eingebettet 

SESUB (Semiconductor Embedded in Substrate) ist eine innovative Substrattechnologie, die auf einem patentierten 

Verfahren von TDK basiert. Mit dieser Technologie lassen sich Halbleiter-Chips direkt in das Substrat einbetten, 

nachdem ihre Höhe bis auf 50 Mikrometer verringert wurde. So entstehen multifunktionale, sehr kompakte 

Module. 

Autor: Klaus Ruffing 

Smartphones sind heute einer der wesentlichen Technologietreiber 

für die Miniaturisierung. Da der Energieverbrauch 

dieser Geräte geradezu sprunghaft ansteigt, wird 

die Batterie immer größer. Nicht nur die Mikroprozessoren 

benötigen mehr Strom, auch die von den Anwendern geforderten, 

bildschirm-gestützten Funktionen fordern ihren Tribut. Die 

Konsequenz: Um Platz für den Akku zu schaffen, müssen alle übrigen 

Bauelemente kleiner werden. 

Künftig müssen Smartphones – zusätzlich zu den heute üblichen 

2G- und 3G-Netzen – auch die Frequenzbänder des neuen Mobilfunkstandards 

LTE (Long-Term Evolution) unterstützen. Dadurch 

entsteht ein zusätzlicher Bedarf an miniaturisierten Bauelementen 

wie etwa SAW-Filtern, Duplexern, Induktivitäten, Kondensatoren 

oder Leistungsverstärkern. Von den Herstellern der Smartphones 

wird zudem erwartet, dass sie neue Funktionen integrieren. Ziel ist 

dabei, die kompakten Abmessungen der Geräte – allen voran deren 

Höhe – zumindest beizubehalten. Vor diesem Hintergrund ist 

mittlerweile die Bauhöhe von miniaturisierten Komponenten zu 

einem entscheidenden Kriterium für den Markterfolg geworden. 

Mit seiner SESUB-Technologie leistet TDK gerade in diesem 

Punkt einen wertvollen Beitrag. 

SESUB – Modulbauweise für die Miniaturisierung 

SESUB ist eine innovative Substrattechnologie, basierend auf patentierten 

Verfahren von TDK. Damit lassen sich Halbleiter-Chips 

direkt in das Substrat einbetten, nachdem ihre Höhe bis auf 50 µm 

verringert wurde. TDK hat zahlreiche Verfahren entwickelt, um 

selbst komplexe Bauelemente prozesssicher integrieren zu können. 

Die Gesamthöhe des Substrats beträgt einschließlich der integrierten 

Halbleiter-Chips nur 300 µm (Bild 2). 

In den SESUB-Modulen können auch mehrere Halbleiterbauelemente 

Seite an Seite eingebettet werden. So entstehen multifunktionale 

und äußerst kompakte Module, wie sie Designer und 

Entwickler von fortschrittlichen und von Konsumenten begehrten 

Geräten gesucht werden. Zusätzlich erforderliche, diskrete passive 

als auch aktive Bauelemente können oben auf das Substrat bestückt 

werden. Um die Integrationsdichte noch weiter zu erhöhen, sollen 

in einem nächsten Schritt auch dünne passive Bauelemente in das 

Substrat integriert werden. 

Sehr gutes thermisches und elektrisches Verhalten 

Ein weiterer Vorteil der SESUB-Module ist ihr gutes thermisches 

Verhalten. Da der IC vollständig eingebettet und auf allen Seiten 

vom Substrat umgeben ist, wird die Abwärme des Halbleiters über 

die gesamte Oberfläche abgeführt. Die Substratlagen wiederum 

beinhalten mikro-strukturierte Leitungswege aus Kupfer, die die 

Abwärme homogen und effizient verteilen. Mit diesem äußerst guten 

thermischen Verhalten bieten sich SESUB-Module insbesondere 

für das Energiemanagement, als Sende- und Empfangseinheit, 

für Prozessoren oder als Leistungsverstärker an, also für alle 

wesentlichen Komponenten eines Smartphones. Im Vergleich zwischen 

einer diskret aufgebauten Lösung und einem SESUB-Modul, 

in welches die gleichen ICs eingebettet wurden, ergibt sich eine um 

rund 7 K geringere Oberflächentemperatur des Halbleiters. 




Dank der abgesenkten Oberflächentemperatur kann man beim 

Design und in der Fertigung des Halbleiters bisweilen auf preiswerte 

Verfahren zurückgreifen. Auch auf das EMV-Verhalten 

wirkt sich das Einbetten der Chips positiv aus, da die metallischen 

Verbindungswege innerhalb des Substrats wie eine Abschirmung 

wirken. Der kompakte Aufbau des SESUB-Moduls sowie die kürzeren 

elektrischen Verbindungswege innerhalb des Substrats führen 

auch zu einer verbesserten Unterdrückung von Störeffekten 

und erhöhen damit die Betriebssicherheit des Gesamtsystems. Ein 

weiterer Vorteil ist, dass Entwickler und Designer ein stabiles, robustes 

und ausgereiftes Subsystem erhalten und damit deutlich weniger 

Aufwand in ihre eigene Entwicklungsarbeit stecken müssen. 

Bild 2: Schnitt durch ein SESUB-Substrat. 

Bild 3: TDK‘s SESUB-Module integrieren die Umverdrahtungslagen. 


Noch flachere diskrete Bauelemente 

Entwickler und Hersteller von Smartphones profi tieren nicht nur ausschließlich 

von der wegweisenden, patentierten SESUB-Modul-Technologie, 

die auf der Technologiekompetenz von TDK und von Epcos 

basiert. Zusätzlich dazu ermöglicht die fortschrittliche Dünnfi lm-Technologie 

von TDK die Herstellung von noch fl acheren diskreten Bauelementen 

für Smartphones. 


604ei0213 

Zusätzliche Umverdrahtungslagen werden überflüssig 

SESUB bietet eine elegante Lösung für eine der größten Herausforderungen 

zukünftiger, hochkomplexer Halbleiterschaltungen: Wie 

soll deren hohe Anzahl an Fine-Pitch-I/Os mit der Leiterplatte verbunden 

werden? Beständig entwickelt die Halbleiterindustrie neue 

Technologien, um die Prozessgeometrien weiter zu verfeinern. Lag 

die Strukturbreite von Hochfrequenzschaltungen gerade noch bei 

65 nm, so werden künftig eher 40 nm üblich sein. Prozessoren verwenden 

bereits Strukturen mit 28 nm. Als Folge dieses Trends zu 

kleineren Strukturbreiten werden auch die Lötpunkte der Chips 

immer kleiner (Pad-Rastermaße von 80 oder 50 µm). 

Um diese filigranen Lötpunkt-Raster für das wesentlich gröbere 

Rastermaß der Leiterplatten in den Smartphones (350 bis 500 µm) 

umzuverdrahten, werden in den Chips standardmäßig mehrere 

kostspielige Umverdrahtungslagen (Redistribution Layers, RDLs) 

verwendet. SESUB kann mit seinen hauchdünnen Substratlagen, 

den mikro-strukturierten Leiterbahnen und seinen Vias, die Aufgabe 

des Umverdrahtens übernehmen (Bild 3). ICs können dann 

ohne eigene RDLs entwickelt werden, wodurch sich die Größe der 

ICs auch weiter verringern lässt. SESUB ermöglicht damit Module 

und SiPs mit deutlich reduzierten Abmessungen: Allen voran die 

Bauhöhe lässt sich um rund 35 Prozent verringern, beispielsweise 

von 1,55 auf nicht mehr als 1,0 mm. Damit ist SESUB die geeignete 

3D-Integrationsplattform für miniaturisierte Module mit hohem 

IC-Anteil. 

Vielseitig einsetzbare Integrationsplattform 

Das erste in SESUB-Technologie realisierte Modul übernimmt das 

komplette Energiemanagement für Mobiltelefone und andere 

kompakte elektronische Geräte (Bild 1). Das Herz dieses miniaturisierten 

PMU-Moduls (Power Management Unit) bilden zwei eingebettete 

ICs, die alle Energiefunktionen eines Smartphones steuern. 

Mit einer Fläche von 11 x 11 mm² benötigt das kompakte 

Modul 60 Prozent weniger Platinenfläche als eine vergleichbare, 

diskret aufgebaute Lösung. Trotz der geringen Einbauhöhe von 

1,63 mm ist die Schirmung enthalten. Das für den Einsatz in 

Smartphones optimierte Modul verfügt über folgende Einheiten: 

■ Fünf Schaltregler mit einer Schaltfrequenz von 4,4 MHz 

■ Schalt-Laderegler mit Strom-Bypass-Modus bis 4 A 

■ Rückwärts-geregelter Aufwärtswandler für die Blitz-LED der 

Kamera (bis zu 2 A) und zur Unterstützung der USB-on-thego-Funktionalität 

■ 23 rauscharme Spannungsregler, jeweils mit geringen Aussetzfehlern 

bei gleichzeitig geringem Versorgungsspannungsdurchgriff 

und damit hohem PSRR (Power Supply Rejection Ratio) 

■ Echtzeituhr (RTC/Real-Time Clock) mit 32 kHz Quarz 

■ 19,2 MHz/26,0 MHz Taktgenerator mit fünf Ausgängen 

Ein weiteres Beispiel für Bauelemente in SESUB-Technologie ist 

ein äußerst kompaktes Quad-Band-Connectivity-Modul, das 

WLAN, Bluetooth, UKW-Radio und GPS in einer einzigen Komponente 

vereint und zudem sehr gutes EMV-Verhalten aufweist. 

Bild 4 zeigt ein laminiertes Modul mit dem Connectivity-IC auf 

der Oberfläche montiert. Beim SESUB-Modul hingegen ist der 

Connectivity-IC in das Substrat eingebettet, wo er rund 40 Prozent 

der Modulfläche belegt. Das PA-Frontend-Modul, die HF-Filter 

und Bauelemente in SMD-Technologie werden auf der Oberfläche 

des Moduls montiert. Mit seinen Abmessungen von gerade einmal 

8,5 × 7,0 × 1,4 mm³ weist das SESUB-Modul nicht nur eine sehr 

niedrige Bauhöhe auf, sondern es beansprucht dazu rund 45 Prozent 

weniger Platinenfläche als vergleichbare, in konventioneller 

Laminat-Technik aufgebaute Module. (ah) 

■ 

Bilder: Epcos 

Bild 4: Quad-Band-Connectivity-Modul. 

Der Autor: Klaus Ruffing ist Executive Vice President, 

SAW IT / PMU bei Epcos . 

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02 / 2013 35


JESD204B oder serielle LVDS? 

Überlegungen zu breitbandigen Wandler-Applikationen 

Der Industriestandard JESD204A für serielle Schnittstellen wurde entwickelt, um die neuesten Breitband- 

Wandler auf effiziente und kostensparende Weise an andere System-ICs anschließen zu können. Ziel der 

Entwicklung war die Standardisierung einer Schnittstelle, welche die Zahl der digitalen Ein-/Ausgänge zwischen 

Wandlern und anderen Bauteilen wie FPGAs und SoCs mit einer skalierbaren, sehr schnellen seriellen 

Schnittstelle reduziert. 

Autor: George Diniz 

Neue Anwendungen sowie Weiterentwicklungen bestehender 

Lösungen bewirken einen steigenden Bedarf an Breitband-Wandlern 

mit immer höheren Abtastfrequenzen 

und Auflösungen. Die Übertragung von Daten aus und in 

diese Breitband-Wandler hinein stellt ein signifikantes Entwicklungsproblem 

dar, weil die begrenzten Bandbreiten bestehender 

I/O-Technologien mehr Pins an den Wandlern verlangen. Als Folge 

davon hat sich die Komplexität von System-PCB-Designs im 

Hinblick auf die Interconnect-Dichte zunehmend erhöht. Die Herausforderung 

besteht im Routing einer großen Zahl schneller Digitalsignale, 

wobei gleichzeitig das elektrische Rauschen beherrscht 

werden muss. Durch die Verfügbarkeit von Breitband-Wandlern, 

die Abtastraten im GSample/s-Bereich bieten und weniger Interconnects 

aufweisen, lassen sich einerseits das Leiterplattenlayout 

vereinfachen und andererseits bei gleicher System-Performance 

Produkte mit kleinerem Formfaktor entwickeln. 

Die Märkte verlangen unaufhörlich Systemprodukte mit immer 

mehr Leistungsmerkmalen und höherem Funktionsumfang sowie 

ständig höherer Leistungsfähigkeit. Dies treibt den Bedarf an höheren 

Daten-Handling-Kapazitäten voran. Das schnelle A/D- 

Wandler- und D/A-Wandler-zu-FPGA-Interface ist im Hinblick 

darauf, dass System-OEMs die datenintensiven Anforderungen 

ihrer kommenden Produktgenerationen erfüllen möchten, zu einem 

begrenzenden Faktor geworden. Die serielle Schnittstellenspezifikation 

JESD204B wurde speziell entwickelt, um dieses Problem 

zu lösen. Sie adressiert daher insbesondere diese kritische 

Datenverbindung. Bild 1 zeigt typische schnelle Wandler-zu-FP- 

GA-Interconnect-Konfigurationen gemäß JESD204A/B. 

Bedeutende Endsystem-Applikationen, welche die Entwicklung 

dieser Spezifikation treiben, sowie der Unterschied zwischen serieller 

LVDS- und JESD204B-Schnittstelle sind Gegenstand des weiteren 

Beitrags. 

Bild: Andrea Danti - Fotolia.com 




Bilder: Xilinx 

Bild 1: Typische High-Speed Wandler-zu-FPGA- 

Interconnect-Konfigurationen mit 

JESD204A/B-Interface. Oben eine ADC-Anwendung, 

darunter eine DAC-Applikation. 

Anwendungen für JESD204B 

Wireless-Infrastruktur-Transceiver: OF- 

DM-basierte Technologien wie LTE, die in 

heutigen Transceivern für die Mobilfunk- 

Infrastruktur eingesetzt werden, nutzen in 

FPGAs oder System-on-Chip-Bauteilen 

implementierte DSP-Blöcke, um Elemente 

von Antennen-Arrays zu treiben und Signale 

für die Mobiltelefone aller Mobilfunkkunden 

zu erzeugen. Jedes Array-Element 

kann verlangen, dass pro Sekunde Hunderte 

von Megabyte Daten zwischen FPGAs 

und Wandlern im Übertragungs- oder 

Empfangsmode "bewegt" werden. 

Software-defined Radios: Heutige Software-defined 

Radios arbeiten mit modernen 

Modulationsverfahren, die On-the-Fly 

rekonfiguriert werden können und schnell 

zunehmenden Kanalbandbreiten, um beispiellos 

hohe drahtlos übertragene Datenraten 

zu liefern. Effiziente FPGA-zu- 

Wandler-Schnittstellen mit geringer 

Stromaufnahme und nur wenigen Pins im 

Antennenpfad spielen eine wichtige Rolle 

und müssen bestimmte Kriterien hinsichtlich 

ihrer Leistungsfähigkeit erfüllen. Software-defined 

Radio-Architekturen sind 

ein wesentlicher Teil der Transceiver-Infrastruktur 

für Multicarrier, Multimode Wireless-Netzwerke, 

die GSM, EDGE, W- 

CDMA, LTE, CDMA2000, WiMAX und 

TD-SCDMA unterstützen. 

Medizinische Imaging-Systeme: Bildgebende 

Systeme für die Medizin, darunter 

Ultraschall- und CT-Geräte sowie Kernspin-Tomografen 

(MRIs) und anderes 

Equipment erzeugen Daten auf vielen Kanäle, 

die durch einen Datenwandler zu FP- 

GAs oder DSPs gelangen. Ständig steigende 

I/O-Zahlen treiben die Anzahl an Bauteilen 

sowie die Komplexität in die Höhe, 



Weniger Interconnects 

Der serielle Schnittstellenstandard JES- 

D204B reduziert die Zahl digitaler Ein- und 

Ausgänge zwischen High-Speed-Wandlern 

und FPGAs sowie anderen Bauteilen. Durch 

weniger Interconnects vereinfacht sich das 

Layout und es wird möglich, Produkte mit 

kleinerem Formfaktor zu realisieren (Bild 3). 

Diese Vorteile sind für eine Reihe von 

schnellen Wandler-Applikationen wichtig. 

Dazu gehören Transceiver für die Mobilfunk-Infrastruktur, 

Software-defi ned Radios, 

bildgebende Systeme für die Medizin sowie 

Radar und sichere Kommunikation. 

Analog Devices ist von Anfang an aktives 

Mitglied im JESD204 Standards Committee 

und hat konforme Wandlertechnologie, 

Tools und ein umfangreiches Produktangebot 

mit zugehöriger Roadmap entwickelt. 

infoDIREKT 

502ei0213 

indem sie den Einsatz von Interposern 

verlangen, um FPGA- und Wandler-Pinout 

aufeinander abzustimmen. Dies erhöht die 

Kosten und die Komplexität des Kundensystems. 

Eine effizientere Lösung ermöglicht 

das JESD204B-Interface. 

Radar und sichere Kommunikation: Zunehmend 

höher entwickelte Pulsstrukturen 

bei den heutigen fortschrittlichen Radarempfängern 

treiben die Signalbandbreiten 

in Richtung 1GHz und höher. Die 

neuesten Generationen von AESA-Radarsystemen 

(Active Electronically Scaled Array) 

können Tausende von Elementen haben. 

SERDES-basierte serielle Schnittstellen 

mit hoher Bandbreite sind erforderlich, 

um die Datenwandler der Array-Elemente 

an die FPGAs oder DSPs, die eintreffende 

Datenströme verarbeiten und ausgehende 

erzeugen, anzuschließen. 

Seriell-LVDS oder JESD204B? 

Um die beste Auswahl zwischen Wandlerprodukten, 

die entweder LVDS oder die 

unterschiedlichen Versionen der seriellen 

Interface-Spezifikation JESD204 nutzen, ist 

ein Vergleich der Leistungsmerkmale und 

Fähigkeiten beider Schnittstellen nützlich 

(Tabelle 1). Auf SERDES-Level ist ein auffallender 

Unterschied zwischen LVDS und 

JESD204 bezüglich der Lane-Datenrate 

festzustellen. JESD204 unterstützt gegenüber 

LVDS mehr als die dreifache serielle 

Link-Geschwindigkeit pro Lane. Beim Vergleich 

der High-Level Leistungsmerkmale 

wie Multi-Device Synchronisierung, deter- 

LTM288X-Series 

Isolated µModule Transceivers 

LTM2881 Isolated RS485 + 1W Power 

3.3V or 5V 

RO 

DI 

ON 

3.3V or 5V 

Isolated 

Power 

LTM2881 

Galvanic Isolation 

REG 

Applications 

Isolated Power REG 

• Isolated RO RS485/RS422 Interface 

3.3V or 5V 

• Industrial Networks 


DI 

• Breaking RS485 Ground Loops 

LTM2882 

• Isolated T1IN ON 

PROFIBUS-DP Networks 

R1OUT 

T2IN 

LTM2882 R2OUT Dual Isolated RS232 µModule 

R2IN 

3.3V or 5V 

3.3V or 5V 

RO 

DI 

T1IN 

3.3V or 5V 

R1OUT 

ON 

T2IN 

R2OUT 

SPI or 

LTM2881 


LTM2882 

LTM2881Isolated Power REG 

Galvanic Isolation REG 

LTM2883 

REG 


Applications 

I3.3V 2 C Bus or 5V 


• Isolated RS232 Interface 


• Industrial 3.3V or 5V LTM2882 

T1IN Communication 

• Test and Measurement 


R1OUT 

Equipment 

T2IN 

REG 

• Breaking RS232 Ground Loops 

R2OUT 

LTM2883 



Isolated 

Power 

REG 

REG 

SPI or 

LTM2883 SPI/Digital or I 2 I 2 SPI or 

C Bus 

C µModule 

Isolator + Power 

3.3V or 5V 

SPI or 

I 2 C Bus 




REG 

LTM2883 

REG 


Applications 

• Isolated SPI or I 2 C Interfaces 

• Industrial Systems 

• Test and Measurement Equipment 

• Breaking Ground Loops 

Besuchen Sie uns | Halle 4 | Stand 538 

setron GmbH 

Friedrich-Seele-Straße 3a 

38122 Braunschweig 

Tel: +49 531 8098-0 

linear@setron.de 

www.setron.de 

5V 

5V 

5V 

T1OUT 

R1IN 

T2OUT 

5V 

SPI or 

I 2 C Bus 

5V 

RS485/ 

RS422 

Bus 

RS485/ 

RS422 

Bus 

RS232 

BUS 

RS485/ 

5V RS422 

Bus 

T1OUT 

R1IN 

5V RS232 

T2OUT BUS 

R2IN12.5V 

-12.5V 

T1OUT 

R1IN5V 

T2OUT 12.5V 

R2IN 

-12.5V 

I 2 C Bus 

5V 

12.5V 

-12.5V 

SPI or 

I 2 C Bus 

RS232 

BUS


Bilder: Analog Devices 

Bild 2: Herausforderungen 

beim 

Systemdesign und 

den Interconnects 

mit parallel CMOS 

oder LVDS. 

Bild 3: Der 

JESD204-Standard 

mit seiner seriellen 

High-Speed 

I/O-Fähigkeit 

vereinfacht das 

Layout der System- 

Leiterplatte. 

ministische Latenz und Harmonische Taktung ist JESD204B das 

einzige Interface, das diese Funktion bietet. Systeme, die mehrkanalige 

Breitband-Wandler verlangen, die wiederum empfindlich 

gegenüber deterministischer Latenz über alle Lanes und Kanäle 

sind, können LVDS oder Parallel-CMOS nicht effizient nutzen. 

Tabelle 1: Vergleich zwischen seriellen LVDS- und JESD204-Spezifikationen. 

LVDS-Überblick 

Low-Voltage Differential Signaling (LVDS) ist die herkömmliche 

Methode zur Verbindung von Datenwandlern mit FPGAs oder 

DSPs. LVDS wurde 1994 mit dem Ziel eingeführt, größere Bandbreiten 

und einen geringeren Energieverbrauch als die bestehenden 

RS-422- und RS-485-Differenzial-Übertragungsstandards zu 

erzielen. LVDS wurde mit der Veröffentlichung von TIA/EIA-644 

im Jahr 1995 standardisiert. Der Einsatz von LVDS ist in den späten 

1990er Jahren gestiegen. Der Standard wurde mit der Veröffentlichung 

von TIA/EIA-644-A im Jahr 2001 überarbeitet. 

LVDS arbeitet mit differenziellen Signalen mit kleinen Spannungshüben 

für die schnelle Datenübertragung. Der Transmitter 

treibt typisch ±3,5 mA mit einer zum Logikpegel passenden Polarität. 

Dieser Strom fließt durch einen 100-Ω-Widerstand und erzeugt 

±350 mV am Empfänger. Der Dauerstrom (Always-on) wird 

in verschiedene Richtungen geroutet, um logische Null- und Eins- 

Pegel zu erzeugen. Die Always-on-Eigenschaft von LVDS hilft, 

durch simultanes Schalten erzeugte Rauschspitzen und potenzielle 

elektromagnetische Interferenzen zu eliminieren, die manchmal 

auftreten, wenn bei massebezogenen Technologien Transistoren 

ein- und ausgeschaltet werden. Die differenzielle Eigenschaft von 

LVDS bietet auch eine beachtliche Immunität gegenüber Gleichtaktrauschquellen. 

Der Standard TIA/EIA-644-A empfiehlt eine 

maximale Datenrate von 655 MBit/s, obwohl er eine mögliche Geschwindigkeit 

von über 1,9 GBit/s für ein ideales Übertragungsmedium 

voraussagt. 

Der enorme Anstieg der Zahl und Geschwindigkeit von Datenkanälen 

zwischen FPGAs oder DSPs und Datenwandlern, insbesondere 

in den oben beschriebenen Applikationen, hat mehrere 

Probleme mit dem LVDS-Interface hervorgerufen (Bild 2). Die 

Bandbreite einer differenziellen LVDS-Leitung ist in der realen 

Welt auf etwa 1 GBit/s begrenzt. In vielen aktuellen Anwendungen 

schafft dies die Notwendigkeit für eine erhebliche Zahl an PCB- 

Interconnects mit hoher Bandbreite, von denen jede eine potenzielle 

Fehlerquelle darstellt. Die große Zahl an elektrischen Verbindungen 

auf dem Board (Traces) erhöht auch die Komplexität der 

Leiterplatte oder den Formfaktor des Produkts. Dies wiederum 

führt zu höheren Entwicklungs- und Herstellungskosten. In manchen 

Anwendungen wird die Wandler-Schnittstelle zum begrenzenden 

Faktor beim Erreichen der erforderlichen System-Performance 

in nach Bandbreite hungrigen Anwendungen. 

JESD204B-Überblick 

Der serielle Schnittstellenstandard JESD204 für Wandler wurde 

vom JEDEC Solid State Technology Association Committee JC-16 

für Interface-Technologie geschaffen. Dabei verfolgte man das 

Ziel, für Datenwandler eine serielle Schnittstelle mit höheren Geschwindigkeiten 

zu realisieren, um die Bandbreite erhöhen und die 

Zahl der digitalen Ein- und Ausgänge zwischen schnellen Wandlern 

und anderen Bauteilen reduzieren zu können. Der Standard 

baut auf der von IBM entwickelten 8b/10b Encoding-Technologie 

auf. Diese macht Frame Clock und Daten Clock überflüssig und 

ermöglicht die Kommunikation über einzelne Leitungspaare mit 

wesentlich höherer Geschwindigkeit. 

2006 hat die JEDEC die Spezifikation JESD204 für eine einzelne 

3,125 GBit/s Datenleitung veröffentlicht. Das JESD204-Interface 

ist selbst-synchron. Dies bedeutet, dass man die Länge der Verbindungsleitungen 

auf der Leiterplatte nicht kalibrieren muss, um 

Laufzeitverzögerungen des Taktsignals (Clock Skew) zu vermeiden. 

JESD204 nutzt die SerDes-Ports, die bei vielen FPGAs vorhanden 

sind, um General-Purpose I/O frei zu bekommen. 

JESD204A, veröffentlicht 2008, bietet zusätzlich Unterstützung 

für mehrere zeitlich ausgerichtete (Time-aligned) Datenverbindungen 

und Lane-Synchronisierung. Diese Verbesserung ermöglicht 

den Einsatz von Wandlern mit höherer Bandbreite und mehreren 

synchronisierten Wandlerkanälen. Dies ist besonders wichtig 

bei Transceivern für die Mobilfunk-Infrastruktur, wie sie in 

Mobilfunk-Basisstationen eingesetzt werden. JESD204A bietet 

auch Unterstützung bezüglich der Synchronisierung mehrerer 

Bauteile. Nützlich ist dies bei Geräten wie bildgebende Systeme für 

die Medizin, die viele ADCs enthalten. 

JESD204B, die dritte Revision der Spezifikation, erhöht die maximale 

Lane-Rate auf 12,5 GBit/s und hat deterministische Latenz 

hinzubekommen. Dadurch wird der Synchronisierungsstatus zwischen 

Empfänger und Transmitter übermittelt. Harmonisches 

Clocking, ebenfalls mit JESD204B eingeführt, ermöglicht es, mit 

deterministischer Phasenlage ein schnelles Wandlertaktsignal aus 

einem langsameren Eingangstaktsignal zu gewinnen. (jj) n 

Der Autor: George Diniz ist Product Line Director, High-Speed 

Data Converters, bei der Analog Devices Inc./USA. 




Höhere Rechenleistung und Grafikperformance 

Single-Board-Computer für stromsparende 35-W-Prozessoren 

Bild: Comp-Mall 

Der Betriebstemperaturbereich des neuen 

Industrie-Mini-ITX-Motherboard, Modell 

Kino-AH611, reicht von -10 bis +60 °C. 

Mit dem neuen Industrie-Mini-ITX-Motherboard, 

Modell Kino-AH611, stellt 

Comp-Mall einen kostenoptimierten Single-Board-Computer 

/ Industrie-Motherboard 

für stromsparende 35-W-Prozessoren 

der dritten Generation mit Intel-H61- 

Chipsatz vor. Gegenüber den Prozessoren 

der zweiten Generation konnten Rechenleistung 

und Grafikperformance verbessert 

werden. Auch Multi-Screen-Installationen 

mit gleichzeitiger Medienwiedergabe auf 

zwei unabhängigen Displays sind möglich. 

Mit USB 2.0, PCIe x 16, SATA 3Gbit/s, 

zahlreichen Schnittstellen und der Langzeitverfügbarkeit 

unterscheidet sich das 

Modell Kino-AH611 in vielen Bereichen 

von typischen kommerziellen Motherboards. 

Haupteinsatzbereiche sind Überwachungssysteme, 

medizinische Bilddarstellung, 

Gaming, Infotainment, Kiosk/ 

POS und die industrielle Automation. Das 

Motherboard verfügt über einen LGA1155- 

Sockel und zwei 240 pin Speicherbänke für 

Dual Channel 1333/1066 MHz DDR3 

SDRAM, bis maximal 16 GByte. Für Speichermedien 

sind als Schnittstelle 3 x SATA 

3Gbit/s vorhanden. Die zwei unabhängigen 

Displays werden über zwei HDMIund 

über zwei VGA-Schnittstellen angeschlossen. 

Ein Steckplatz für die optionale 

TPM-V1.2- (Trusted Platform Module) 

Funktion ist ebenfalls integriert. Erweiterungskarten 

lassen sich über einen PCIe 

x16-Steckplatz und auch über einen PCIe- 

Mini-Card-Slot einbinden. (ah) n 

infoDIREKT 

632ei0213 

Datenintensive CompactPCI-Serial-Anwendungen 

Industrial-Ethernet-Switch 

Die neuen robusten Ethernet-Switche 

G302 und G303 in 3HE-CompactPCI-Serial-Architektur 

von MEN Mikro Elektronik 

können als verwaltete (managed) oder 

unverwaltete (unmanaged) Version, in 

Multiprocessing-Systemen mit hohem Datenvolumen 

oder für die vielseitige Ein-/ 

Ausgabe eingesetzt werden. Frontseitig 

bieten sie drei Gigabit-Ethernet-Ports über 

RJ45- oder robuste M12-Stecker. Der G302 

verfügt über eine Service-Schnittestelle an 

der Front, zugänglich über einen M12-Stecker. 

Von den insgesamt 16 möglichen 

Ethernet-Ports können bis zu drei Ports 

frontseitig herausgeführt werden. Versionen 

mit nur vier, acht oder 12 Ports sind 

ebenfalls realisierbar. Werden alle Ports auf 

der Backplane angesteuert, kann die Karte 

auch in einem Conduction-Cooling-Rahmen 

untergebracht werden. Dank CompactPCI 

Serial kann der G302 oder der 

G303 in einem Peripherie-Slot stecken und 

typische Aufgaben für die Vernetzung externer 

Geräte übernehmen, ohne zusätzlichen 

Softwareaufwand. Durch die Full- 

Mesh-Architektur von CompactPCI Serial 

kann der Switch auch im System-Slot untergebracht 

werden, wodurch mühelos leistungsstarke 

Multicomputer aufgebaut werden 

können, deren CPU-Karten in den 

Die neuen Switches verfügen rückseitig über bis 

zu 16 Gigabit-Ethernet-Ports. 

Peripherie-Slots stecken – eine sehr gute 

Lösung, insbesondere für anspruchsvolle 

Industrieanwendungen. (ah) 

n 

infoDIREKT 

630ei0213 

Bild: MEN Mikro Elektronik 

Embedded Solutions 

Nürnberg Germany 

26. - 28.02.2013 

Besuchen Sie uns in 

Halle 1, Stand 542.


Bilder: © Klaus The. - Fotolia.com 

Zehn-Gigabit-Ethernet-Switching 

Mit Standard-Switch-Modulen individuelle Applikationen realisieren 

Räumlich verteilte Geräte haben unter rauen Umgebungsbedingungen unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen 

und immer größere Bandbreiten zu verarbeiten. All diese individuellen Geräte, die nicht mit einem Standard- 

Formfaktor-Gehäuse bedient werden können, müssen jedoch nicht jedes Mal komplett neu entwickelt werden. 

Standardisierte Building Blocks können helfen, Entwicklungskosten und Markteinführungszeit zu minimieren. 

 

Autor: Reiner Grübmeyer 

Die fortschreitende Entwicklung in der IT-Netzwerktechnologie 

ermöglicht immer höhere Bandbreiten: Zehn Gigabit 

wird mehr und mehr zum Standard und 40 Gigabit steht 

bereits in den Startlöchern. In weniger als fünf Jahren werden 

sogar 100 Gigabit verfügbar sein. Diese neuen Bandbreiten bieten 

Entwicklern die Möglichkeit, neue Applikationen zu entwickeln 

beziehungsweise bestehende Anwendungen zu verbessern, um Da- 

ten immer schneller zu erfassen, zu verarbeiten und weiterzuleiten. 

Allerdings sind die meisten Plattformen, die diese massiven 

Bandbreiten verarbeiten können, in der Regel für Racksysteme in 

Serverräumen entwickelt worden. Diese IT-Technologie erfüllt jedoch 

nicht die Anforderungen von rauen Umgebungsbedingungen. 

Zwar gibt es im Embedded-Segment auch bezugsfertige Standardprodukte, 

sogenannte COTS- (Commercial-of-the-Shelf) 





Hochverfügbare Switches 

Die robusten 10G/1G-Ethernet-Switch-Module Kontron ESC1600/ 

ESC2404 beschleunigen die Entwicklung applikationsspezifi scher, 

hochverfügbarer Switches. Mit diesen applikationsfertigen Building 

Blocks für das Ethernet Switching lassen sich die Entwicklungskosten 

für System-Designs mit individueller mechanischer Ausprägung stark 

senken. Der physikalische Footprint ist standardisiert, Anzahl und 

Auslegung der Interfaces sind skalierbar und bis hin zum Managementsystem 

für die Auslegung des Switches ist alles bereits applikationsfertig 

vorintegriert. 


602ei0213 

Mit Switching-Core- 

Modulen lassen sich 

individuelle, hochqualitative 

1/10 Gigabit- 

Managed-Ethernet- 

Switching-Systeme mit 

einer skalierbaren 

Anzahl an Schnittstellen 

schnell und 

effizient umsetzen. 

Kontron hat die Kernfunktionalitäten seines 

umfangreichen slot-basierten Switch-Portfolios 

extrahiert und nun in die neuen Switch-Module 

implementiert. 

Bilder: Kontron 

Produkte, wie beispielsweise modulare ATCA-, MicroTCA- oder 

6U-CompactPCI-Systeme. Doch sind sie für modulare Rack- und 

Slot-basierte Systeme entwickelt und nicht für kompakte System- 

Designs von dezentral verteilten Geräten, die entweder reine Switching-Funktionalität 

in einer kompakten Box anbieten oder eine 

Kombination aus Switching und Datenverarbeitung. 

Solche dezentral verteilten Switch-Designs finden beispielsweise 

Anwendung in leistungsfähigen Radar/Sonar-, Train-Management- 

oder Video-Überwachungssystemen. Weitere Anwendungsbereiche 

sind Entertainment-Systeme, die Passagieren 

Breitband-Internetzugänge und HD-Videostreams bedarfsgerecht 

bereitstellen. Auch im Bereich der industriellen Automatisierung 

werden zunehmend mehr dezentrale, kompakte und robuste 

Switches mit 10-Gbit-Technologie verlangt, um den Verkabelungsaufwand 

zwischen den einzelnen Ethernet-Devices und 

dem Host zu minimieren. 

Dabei weisen diese dedizierten Applikationen sehr unterschiedliche 

Anwendungsanforderungen auf. Folglich fallen auch die Anforderungen 

an die Konfiguration sehr individuell aus: So benötigen 

sie unter anderem eine dedizierte Anzahl an Ethernet-Interfaces. 

Auch die physische Ausprägung dieser Schnittstellen variiert 

zwischen Kupfer oder Glasfaser sowie vom Standard-RJ45-Stecker 

bis hin zum robusten M12- oder Mil-Konnektor. Und nicht zuletzt 

sollte die dedizierte Switching-Funktionalität entsprechend den 

Anforderungen der jeweiligen Applikation konfigurierbar sein. 

Des Weiteren stellen auch die rauen Einsatzbedingungen besondere 

Anforderungen an die eingesetzten Switches – etwa Staub und 

Feuchtigkeit, extrem hohe oder niedrige Temperaturen sowie Stöße 

und Vibrationen. Die Frage ist also: Wie lässt sich diese Fülle an 

Applikationen möglichst effizient bedienen? 

Sehr effizient ist die Nutzung eines Embedded-„Switches-on- 

Modules“: Solche Module passen in die kleinsten Systeme, bieten 

also genau die benötigte Flexibilität, um die Schnittstellen über ein 

Carrierboard individuell zu diversifizieren. Außerdem integrieren 

sie grundlegende Switching-Funktionalitäten auf einem standardisierten 

Footprint. Bezogen werden können sie inklusive der benötigten 

Firmware und allem anderen was benötigt wird. Damit kann 

ein einzelnes Standard-Modul beispielsweise die Plattform für eine 

ganze Reihe unterschiedlicher Konfigurationen bilden. Und da die 

grundlegenden Funktionalitäten des Switches und damit der entscheidende 

Teil der gesamten System-Entwicklung bereits applikationsfertig 

verfügbar sind, können Entwickler durch den Einsatz 

solcher Switches-on-Modules Designaufwendungen in Höhe von 

mehreren Hunderttausend Euro einsparen. 

Computer-on-Module als Herzstück 

Zur Entwicklung einer idealen Modul-Plattform für Zehn-Gigabit-Ethernet-Switches 

ist es am effizientesten, eine bereits bestehende 

Technologie zu verwenden. So können Entwickler bewährte 

Design-Richtlinien für dedizierte Designs nutzen und sich dabei 

exakt an das halten, was in diesen Standards dokumentiert ist. Dieses 

Vorgehen gewährleistet zum einen ein sehr hohes Maß an Design-Qualität 

und außerdem auch an Investitionssicherheit. Nach 

sorgfältiger Prüfung der verschiedenen Spezifikationen für Module 

und Mezzanine-Karten ergab sich, dass die mechanische Auslegung 

der COM-Express-Spezifikation der ideale Ausgangspunkt 

für eine robuste und auch für eine langzeitverfügbare Switch-Modul-Spezifikation 

ist. Die unterschiedlichen COM-Express-Formfaktoren 

ermöglichen es, jede auf dem Markt erhältliche Switch- 

Größe umzusetzen. Der Konnektor ist robust und erprobt, genau- 

TQ-Minimodule 

der schnelle und sichere Weg zum Markterfolg 

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41


Das Carrierboard beschleunigt die applikationsspezifische 

Entwicklung individueller robuster non-blocking, 

fully managed L2/L3 Ethernet Switches. 

Robuste Gehäuse 

und Konnektoren. 

Die robusten Gehäuse sind 

besonders widerstandsfähig. 

Die robusten Gehäuse 

eignen sich für raue 

Umgebungsbedingungen. 

so wie die Befestigungs-Technologie. Alle anderen Aspekte sind 

ebenfalls ideal geeignet für eine neu zu definierende Switch-Modul-Spezifikation. 

COM Express-Design-Richtlinien wiederverwenden 

Die grundlegenden physikalischen Spezifikationen von COM Express 

wurden also übernommen, um eine Spezifikation für eine 

neuartige Switch-on-Module-Designlinie zu definieren. Auch die 

Design-Richtlinien für Carrierboards können Entwickler, die mit 

dieser Spezifikation vertraut sind, für ihre individuelle Switching- 

Technologie einfach übernehmen. Zudem ermöglicht die Spezifikation 

eine hohe Skalierbarkeit für neue Switch-Familien innerhalb 

der verschiedenen Switch-Prozessorreihen. Dadurch ist gewährleistet, 

dass bestehende Technologien und bereits geleistete 

Entwicklungsaufwendungen in hohem Maße weiterverwendet 

werden können. All dies öffnet den bislang proprietären Markt für 

Switches auf Boardlevel nun in Richtung standardbasierte COTS- 

Produkte, die man in jedem neuen Produkt auf Board- oder Systemlevel 

wiederverwerten kann. 

Ein Kern für alle Applikationsfälle 

Durch den Einsatz von identischen Building Blocks können 

nämlich auch die Hersteller der Basis-Technologien profitieren, 

indem sie ihn für jeden Embedded-Formfaktor wiederverwenden, 

wie etwa für ATCA, MicroTCA, CompactPCI oder VME 

und VPX. Kontron hat dies umgesetzt und die Kernfunktionali- 

täten seines umfangreichen slot-basierten Switch-Portfolios extrahiert 

und in die neuen Switch-Module implementiert. Diese 

Switch-on-Module-Technologie kann nun überall dort eingesetzt 

werden, wo ein dedizierter 10-Gigabit-Ethernet-Switch benötigt 

wird. 

Software als größte Herausforderung 

Die größten Vorteile der Zehn-Gigabit-Ethernet-Module liegen im 

riesigen Software-Ökosystem. Dieses hilft zum Beispiel dabei, 

selbst deterministische Versionen mit Echtzeitfähigkeit gemäß IE- 

EE802-Standard zu entwickeln. Die breite Software-Unterstützung 

ist ein sehr wichtiger Punkt. Denn selbst wenn Entwickler durch 

den Switch-Modul-Standard hardwareseitig bereits von viel Entwicklungsaufwand 

entlastet werden, gibt es bei der Implementierung 

eines Switches immer noch einige Herausforderungen zu 

meistern. Dies ist nämlich nicht nur eine Frage der geforderten 

Bandbreite oder der Zahl der Schnittstellen: Die größte Herausforderung 

ist vielmehr die softwarebasiert-managed und echtzeitfähige 

Switching-Software selbst. 

Und genau hier liegt auch der wesentlicher Punkt, der gegen 

ein Full-Custom-Design und für einen Modul-basierten Ansatz 

spricht: Der größte Teil der Entwicklungskosten liegt bei der 

Software und diese Firmware wird komplett vorintegriert mitgeliefert 

und sie kann vom Modulhersteller bedarfsgerecht angepasst 

werden. 

Speziell gedacht sind diese Ethernet-Switch-Core-Module für 

den Einsatz in anspruchsvollen Applikationen, 

in denen individuelle Switch-Designs gefragt 

sind. Daher unterstützen sie Layer-2- und Layer- 

3-Management, einen erweiterten Temperaturbereich 

sowie zuverlässige Zehn-Gigabit- und 

Ein-Gigabit-Ethernet-Konnektivität – ganz 

gleich ob optisch oder über Kupferkabel. Auf 

dieser Basis können individuelle 1/10-Gigabit- 

Managed-Ethernet-Switching-Systeme mit hoher 

Qualität und Langzeitverfügbarkeit schnell 

und effizient umgesetzt werden. Entwickler und 

Systemintegratoren erhalten zusätzlich Unterstützung 

bei der applikationsspezifischen Auslegung 

und Firmware-Anpassung. Dadurch lässt 

sich auf Basis nur einer Switch-Modul-Plattform 

die ganze Bandbreite individuell ausgeprägter 

Applikationen realisieren. Und das wichtigste: 

quasi alles dafür Notwendige steht bereits zur 

Verfügung oder kann von Kontron oder seinen 

Partnern entwickelt werden. (ah) 

n 

Die ersten Ethernet-Switch-Core-Module ESC1600/ESC2404 basieren auf 

einem Broadcom-10G/1G-Switch-Prozessor, welcher bis zu 170 Gb/s liefert. 

Der Autor: Reiner Grübmeyer ist Global Product Line 

Manager bei Kontron, Eching. 




Bild: EKF 

Vielfältige Erweiterungsmodule 

CompactPCI-Serial-CPU-Baugruppe 

Auf der Embedded World stellt EKF die 

Zentraleinheit für native CompactPCI-Serial-Systeme 

vor. Der SC1-Allegro ist eine 

leistungsstarke 3HE/4TE-CPU-Karte mit 

einer äußerst umfangreichen Ausstattung, 

bestückt mit einem Intel-Core-Mobile- 

Prozessor der dritten Generation (i7 Ivy 

Bridge + ECC). 

In der Frontplatte befinden sich jeweils 

zwei Gigabit-Ethernet-Buchsen, sowie 

USB 3.0- und DisplayPort- (mDP) Anschlüsse. 

Verfügbar sind bis zu 16 Gigabyte 

RAM mit ECC-Fehlerkorrektur. Acht-Gigabyte-Speicher 

sind direkt aufgelötet für 

erhöhte Anforderungen, weitere acht Gigabyte 

können über einen Speichersockel 

nachgerüstet werden. 

Optional ist ein Aufsteckmodul mit zwei 

mSATA SSDs lieferbar, welches als schneller 

RAID-Massenspeicher dient. Die Rückwand-Steckverbinder 

entsprechen der 

PICMG-CompactPCI-Serial-System-Slot- 

Spezifikation. Unter Beibehaltung der mechanischen 

Kompatibilität zu CompactPCI 

Classic, definiert CompactPCI Serial 

(PICMG CPCIS.0) eine moderne Steckerbelegung, 

basierend auf den schnellen seriellen 

Schnittstellen PCI Express, SATA, 

Gigabit-Ethernet und USB3. 

Ein System-Slot-Controller wie der SC1- 

Allegro verfügt über sechs High-Speed- 

Der SC1-ALLEGRO mit 8-TE Frontplatte und Erweiterungsmodul. 


Rückwand-Steckverbinder P1 bis P6 und 

bildet das Herz des Systems. Die passive 

Backplane verteilt jeweils eine definierte 

Untermenge von I/O-Kanälen auf die bis 

zu acht Peripheral Slots eines Compact- 

PCI-Serial-Systems. 

Für eine typische CompactPCI-Serial- 

Peripheral-Slot-Karte wird nur der Backplane-Steckverbinder 

P1 verwendet. Dieser 

Steckverbinder beinhaltet PCIe-, SA- 

TA- und USB-Signale. Daraus ergibt sich 

ein übersichtliches und und auch ein kostengünstiges 

Design. Für I/O-Boards mit 

hohem Durchsatz stehen bis zu acht PCIe 

Lanes auf den sogenannten Fat-Pipe- 

Steckplätzen zur Verfügung. Der SC1-Allegro 

ist ausgelegt als Controller für reinrassige 

CompactPCI-Serial-Systeme und 

versorgt die Backplane mit 20 x PCI Express 

Lanes, 6 x USB, 6 x SATA, und 2 x 

Gigabit-Ethernet. 

Für lokale Erweiterungen stehen High- 

Speed-Steckverbinder zur optionalen 

Aufnahme eines Mezzanine-Moduls oder 

eines Side-Boards zur Verfügung. Zahlreiche 

Aufsteckmodule für eine Vielzahl von 

Zusatzfunktionen sind erhältlich, angefangen 

bei klassischen RS-232-Ports bis 

hin zu PCI-Express-basierenden I/O- 

Controllern für zusätzliche SATA-, USB 

3.0- und Gigabit-Ethernet-Anschlüsse 

und einem dritten Video-Ausgang. 

Die meisten Side 

Cards erlauben zudem 

die Montage eines 

2,5-Zoll-SATA-Laufwerks. 

In Verbindung 

mit einem Side-Board ist 

der SC1-Allegro als 

Montageeinheit mit 

8-TE-Frontplatte erhältlich. 

Alternativ sind jedoch 

auch zusätzlich flache 

Massenspeichermodule 

mit mSATA oder 

mit MicroSATA SSD zu 

bekommen, die sich mit 

dem 4-TE-Profil begnügen 

und dabei dennoch 

ausreichend Platz für die 

Installation jedes üblichen 

Betriebssystems 

bieten. (ah) 

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Das Wind River Embedded Development Kit enthält drei 

CodeMeter-Komponenten von Wibu-Systems. 

Bild: Spectral-Design - Fotolia.com 

Embedded Development Kit 

Schritt für Schritt zu geschützten VxWorks-Anwendungen 

Das neue Wind River Embedded Development Kit für VxWorks-Entwickler ist das Ergebnis der Zusammenarbeit 

von Wind River , Emerson und Wibu-Systems . Wind River-Kunden können ihr Know-how und ihre Produkte gegen 

Piraterie, Reverse-Engineering und Angriffe schützen. 

Autor: Oliver Winzenried 

Dabei verhindern sie Manipulationen ihres Codes, booten 

sicher das VxWorks-Betriebssystem und führen ihre Anwendungen 

sicher aus. Flexible Abrechnungsmodelle wie 

Pay-per-Use oder Feature-on-Demand sind weitere Optionen, 

die Herstellern neue Geschäftsmodelle für ihre Geräte und 

Maschinen ermöglichen. 

Die Softwareschutzlösung CodeMeter von Wibu-Systems wurde 

speziell für VxWorks erweitert. Wind River-Kunden nutzen das 

Verschlüsselungstool AxProtector für VxWorks. Dabei wurde 

CodeMeter so in die Eclipse-basierte Wind River-Workbench integriert, 

dass der Anwender ohne zusätzliche externe Tools sofort 

seinen Code schützen kann. 

■ Die Schritt-für-Schritt-Anleitung und vorbereitete Beispiele 

mit passenden CmDongles zeigen dem Entwickler die unterschiedlichen 

Einsatzmöglichkeiten der folgenden Funktionen: 

■ Softwareschutz gegen Kopieren der Software auf andere Systeme 

durch Verschlüsselung des Programmcodes und sichere 

Speicherung der Schlüssel. 

■ Know-how-Schutz gegen Reverse-Engineering und Verstehen 

der implementierten vorteilhaften Algorithmen durch Codeverschlüsselung. 

Integritätsschutz gegen unberechtigtes Verändern des Programmcodes, 

zum Beispiel durch Cyberangriffe mit Codesignaturen und 

ausgefeilter Prüfung. Feature-on-Demand als Business Enabler für 

neue Geschäftsmodelle. Zum Lieferumfang des Embedded Development 

Kits gehören ein Emerson NITX-315-Board und die folgenden 

CmDongles: CmStick/M für USB mit 8 GB Speicher, ein 

kleiner CmStick/C und eine winzige CmCard/µSD. Die komplette 

VxWorks-Entwicklungsumgebung wird direkt vom Speicher des 

CmStick/M (LiveUSB Drive) vom Host-Computer gestartet. Die 

CmCard/µSD wird in die MikroSD-Schnittstelle des Target-Boards 

gesteckt und enthält das VxWorks-Boot-Image sowie die notwendigen 

CodeMeter-Lizenzen. Der CmStick/C wird optional an der 

USB-Schnittstelle des Target-Boards angeschlossen und enthält 

eine Lizenz, um weitere Features der Software nutzen zu können. 

Der AxProtector als Eclipse-Plug-In schützt verschiedene Projekte 

wie VxWorks Image (VIP), Downloadable Kernel Moduls 

(DKM) und Real-Time-Processes (RTP) und führt mit passendem 

CmDongle sowohl die Ver- und Entschlüsselung als auch die Lizenzierung 

durch. Alle Einstellungen des Schutzes erfolgen bequem 

innerhalb der Workbench: Schutz gegen Reverse-Engineering 

und Lizenzmanagement und/oder Schutz gegen Verändern 

durch Codesignaturen, Parameter für das Lizenzmanagement und 

die Codeverschlüsselung sowie Schlüsselquelle für den privaten 

Schlüssel zur Codesignatur. 

Um die Sicherheits- und Lizenzmanagementfunktionen nutzen zu 

können, wird der Standard-VxWorks-Loader durch den CodeMeter- 

VxWorks-Loader ersetzt. Dies stellt sicher, dass nur korrekt signierte 




Projekte auf dem Zielsystem ausgeführt und entschlüsselt werden. 

Nicht passend signierter Programmcode wird nicht ausgeführt. 

Zusätzlich zu diesen ohne Quellcodeänderung nutzbaren Funktionen 

können aus der Anwendung heraus auch Funktionen des 

CodeMeter Compact Runtime aufgerufen werden, was sehr hohe 

Flexibilität bietet. Dabei kann auf Lizenzen zugegriffen werden, genauso 

wie auf in der Lizenz gespeicherte Daten, und es können 

kryptografische Funktionen genutzt werden. 

Signaturen und Zertifikate 

Wurde das verschlüsselte Projekt auf das Zielsystem übertragen, 

prüft CodeMeter die Richtigkeit des Projekts vor Manipulationen 

über asymmetrische Verschlüsselung, Signaturen und Zertifikate. 

Ein Schlüsselpaar bestehend aus Public- und Private-Key wird 

über ein separates Tool oder im CmDongle der Entwicklungsumgebung 

erzeugt. In diesem wird der Private-Key sicher als "Product 

Item Option" gespeichert, der später zum Signieren benutzt wird. 

Der AxProtector nutzt für Signaturen asymmetrische Kryptografie 

und elliptische Kurven in drei Schritten: 

■ Der AxProtector signiert eine Checksumme, genau genommen 

einen Hash-Wert über das Projekt oder den Programmcode, 

mit dem privaten Schlüssel. Der signierte Hash-Wert wird Signatur 

genannt und entspricht einem digitalen Fingerabdruck 

für dieses Projekt. 

■ Gleichfalls errechnet der modifizierte VxWorks-Loader den 

Hash-Wert, um diesen mit der digitalen Signatur abzugleichen. 

Dabei wird der Public-Key benutzt, um den digitalen Fingerabdruck 

durch den Vergleich beider Hash-Werte zu prüfen. 

■ Nach erfolgreicher Prüfung gilt das VxWorks-Projekt als unverändert, 

das heißt es wurde nicht verändert, seit es mit dem 

richtigen Private-Key signiert wurde. 

Mit Hilfe von Zertifikaten wird sichergestellt, dass bei der Prüfung 

der richtige Public-Key verwendet wird. Zertifikate sind digitale 

Äquivalente zu Ausweisdokumenten im realen Leben. Sie ermöglichen 

die Prüfung, ob der gespeicherte Public-Key wirklich zum 

passenden Private-Key gehört. 

Zur Prüfung der Authentizität des Betriebssystem-Images oder 

der Anwendungen nutzt Wibu-Systems eine Kette an Zertifikaten, 

auch "Chain of Trust" genannt, die die Richtigkeit des öffentlichen 

Schlüssels garantieren. Dieses Verfahren beruht auf dem Root- 

Zertifikat als "Anchor of Trust" in einer Reihe verschiedener Zertifikatsabfragen, 

wobei das Vertrauen an die darüber liegende 

Schicht vererbt wird. Der Schlüsselwert liegt im jeweiligen Public- 

Key. Im Detail sieht eine Zertifikatskette wie folgt aus: 

■ Die Einstellungen des AxProtectors erlauben dem Entwickler, 


Sichere Anwendungen effizient entwickeln 

Das Wind River Embedded Development Kit demonstriert, wie Vx- 

Works 6.9.2, das Wibu-Systems CodeMeter Lizenzierungs- und 

Schutzsystem und das Emerson NITX-315 Board zusammenarbeiten. 

Das Evaluieren mit der Schritt-für-Schritt-Anleitung vermittelt einen 

Eindruck, wie sichere Anwendungen effi zient entwickelt werden können. 

Dabei wird gezeigt, wie Verschlüsseln und Signieren eines Vx- 

Works-Images und einer Anwendung im Kernel- und User-Mode erfolgt 

und der sichere Loader diese lädt und ausführt. Es wird gezeigt, 

wie die Signaturprüfung erfolgt, um Manipulation zu erkennen und 

die Ausführung zu verhindern. 


603ei0213 

So werden die 

CmDongles, der 

Entwicklungsrechner 

und das 

Target-Board 

verbunden. 

Alle Einstellungen 

des Wibu-Systems 

AxProtector 

erfolgen über ein 

Plug-In in der 

Wind River 

Workbench. 

über ein Plug-In ein Integritätszertifikat zu definieren, bestehend 

aus einem Hash-Wert, der Signatur und des Public-Keys. 

■ Sobald das VxWorks-Projekt geladen wird, berechnet der Vx- 

Works-Loader binär einen Hash-Wert und vergleicht diesen 

mit dem Hash-Wert, der vom AxProtector als Integritätszertifikat 

erzeugt wurde. Stimmen diese Werte nicht überein, wird das 

VxWorks-Projekt nicht geladen. 

■ Sind beide Hash-Werte gleich, dann beginnt die Signatur-Prüfung 

über die Zertifikate. Bei jeder Ebene benutzt die Signatur- 

Prüfung den Public-Key der darunter liegenden Ebene, bis zum 

Root-Zertifikat. 

Dieses auf den ersten Blick sehr komplex aussehende Verfahren ist 

so integriert, dass es für den Entwickler einfach zu handhaben ist. 

Der private Schlüssel des Root-Zertifikats wird nur einmal zur Signatur 

der untergeordneten Zertifikate benötigt und kann dann im 

Safe verschwinden. Selbst wenn ein untergeordnetes Zertifikat einmal 

kompromittiert sein sollte, kann dieses über einen "Revocation-Mechanismus" 

zurückgerufen werden. Dadurch bleibt die Sicherheit 

und Integrität des Gesamtsystems erhalten und die ausgerollten 

Systeme müssen auch dann nicht getauscht werden. 

Neben den Sicherheitsfunktionen ist es wichtig, Erstellung und 

Verteilung der Lizenzen und Schlüssel in die Vertriebs- und Herstellungsprozesse 

zu integrieren. Die CodeMeter License Central 

ist die Lösung dafür. Sie wird über einen Browser oder eine Webschnittstelle 

bedient und lässt sich leicht in bestehende ERP-Systeme 

wie SAP oder MS Dynamics, CRM-Systeme wie Sales Force 

oder Online-Shops integrieren. Die License Central kann beim 

Hersteller betrieben oder als Wibu-Cloud-Lösung genutzt werden. 

Mit dem Wind River Embedded Development Kit sieht der Entwickler, 

wie verschiedene Funktionen in einer Anwendung so unterschiedlich 

geschützt werden, dass zu deren Ausführung später 

eine individuelle Lizenz erforderlich ist. Dies kann sinnvoll sein, 

um Gerätefunktionen separat zu verkaufen oder bestimmten Personen 

die Nutzung spezieller Funktionen zu ermöglichen. (ah) ■ 

Der Autor: Oliver Winzenried ist Vorstand der Wibu-Systems 

und Vorsitzender des Vorstands der VDMA-Arbeitsgemeinschaft 

Produkt- und Know-how-Schutz. 

Bilder: Wibu Systems 



Bild: Kurz Industrie-Elektronik 

Für individuelle Anwendungen 

Rechnermodul auf Basis des AM335x SoC 

Mit dem EPC35 stellt Kurz Industrie-Elektronik 

ein leistungsfähiges 

Rechnermodul auf Basis des 

AM335x-SoC von Texas Instruments 

vor. Das Modul integriert 

das Powermanagement sowie 

DDR3-SDRAM, NAND-Flash und 

einen microSD-Slot auf 70 mm x 

40 mm. Die zahlreichen Schnittstellen 

des SoC stehen auf einem, 

von Q7-Modulen bekannten, 

230-poligen MXM-Steckverbin- 

der zur Verfügung. Neben Standardschnittstellen 

wie Ethernet, 

USB und 24-Bit-TFT sind 

mit dem Modul vor allem industrielle 

Echtzeit-Bussysteme 

wie EtherCAT, Profibus und CA- 

Nopen kostengünstig realisierbar. 

Um die Möglichkeiten des 

AM335x vollständig ausnutzen 

zu können, stehen alle I/O-Signale 

des SoC sinnvoll gruppiert auf 

dem Steckverbinder zur Verfügung. 

Mit diesem Rechnermodul 

ist zum einen sowohl die Entwicklung 

beziehungsweise die Anpassung 

von Basisboards, als auch 

die Integration des Rechnermoduls 

in ein kundenspezifisches 

Layout möglich. 

infoDIREKT 

655ei0213 

Bild: Gleichmann Electronics 

26,4-cm-(10,4-Zoll-) SVGA-Display 

Mindestens 50.000 Stunden Backlight- 

Lebensdauer 

Eine Helligkeit von 400 cd/m², ein 

Kontrastverhältnis von 700:1 und 

eine LED-Backlight-Lebensdauer 

von mindestens 50.000 Stunden 

zeichnen das von Gleichmann 

Electronics vorgestellte 26,4-cm- 

(10,4-Zoll-) SVGA-Display 

G104S1-L02 von Chi Mei Innolux 

(CMI) aus. Die verwendete Enhanced 

Twisted Nematic- (ETN-) 

Technologie ermöglicht einen 

weiten Betrachtungswinkel von 

horizontal 160° beziehungsweise 

vertikal 140°. Auch im Grenzbereich 

wird noch ein Kontrastverhältnis 

von >10:1 erreicht. Zu den 

weiteren Ausstattungsmerkmalen 

zählt neben einem integrierten 

Treiber für das weiße LED-Backlight 

auch ein LVDS-Interface. Das 

für einen weiten Betriebstemperaturbereich 

von -30 bis +80 °C 

spezifizierte 10,4-Zoll-SVGA-Display 

wird nach Herstellerangaben 

wie alle Displays der „Industrial 

Line“ von CMI mindestens fünf 

Jahre verfügbar sein und ist damit 

sehr gut für langlebige industrielle 

und medizinische Anwendungen 

geeignet. 

infoDIREKT 

656ei0213 

Netzwerk-Controller 

Mit kompletter Protokoll-Suite 

Vielfältig einsetzbar 

Embedded-System mit 1 GHz-Cortex-A8 

Bild: Hilscher 

Mit insgesamt zehn Feldbus- und 

Real-Time-Ethernet-Protokollen 

ist der netX 51 von Hilscher ein 

äußerst universell einsetzbarer 

Netzwerk-Controller. Der jetzt lie- 

ferbare Achtkanal-IO-Link-Masterstack 

erlaubt den Aufbau äußerst 

kompakter IP67-Gateways. 

Unterschiedlichste Host-Systeme 

werden über konfigurierbares 

DPM, eine intelligente SPI- 

Schnittstelle oder einen zusätzlichen 

CAN-/Ethernet Port angeschlossen 

oder ermöglichen mit 

den 670 KByte internem RAM und 

dem zusätzlichen RISC-Controller 

kostengünstige I/O-Lösungen. 

infoDIREKT 

643ei0213 

Bild: M-Tronic 

Das MT-Extreme von M-Tronic ist 

ein leistungsstarkes Embedded- 

System mit einem 1 GHz Cortex-A8-Prozessor, 

1 bis 2 GByte 

DDR3 RAM sowie 2 bis 4 GByte 

NAND Flash. Video Encoding/Decoding 

(720p/1080p) wird hard- 

wareseitig unterstützt. Die 

Schnittstellen, zum Beispiel LAN, 

CAN, Audio, SD-Card, SATA, USB 

und so weiter, sind auf der Platine 

heraus geführt. Es können TFT- 

Displays verschiedener Auflösungen 

mit kapazitivem Touch Panel 

als Single oder Multi Touch angesteuert 

werden. Einsetzbar ist das 

System unter anderem als Headless-Steuerung, 

Touch-Bedienterminal, 

Server und Datenlogger. 

infoDIREKT 

642ei0213 

Integrierte Keramikantenne 

Bluetooth-Dual-Mode-SPP/LE-Modul mit einer hohen Ausgangsleistung von +4 dBm 

Bild: MSC 

Ein nur 15,6 x 8,7 x 1,8 mm 3 großes 

Dual-Mode-SPP/BLE-Modul, 

das die für klassische Bluetooth 

2.1-Anwendungen benötigte 

SPP-Funktionalität 

mit vielfältigen Blue- 

tooth-4.0-Low-Energy- 

Funktionen kombiniert, 

präsentiert MSC. Das auf 

dem Bluetooth-Singlechip 

TC35661 von Toshiba 

basierende und mit 

einer integrierten Keramikantenne 

ausgestattete Panasonic-Modul 

PAN1026 zeichnet 

sich unter anderem durch eine für 

Dual-Mode-Bluetooth-Module 

ungewöhnlich hohe Ausgangsleistung 

von +4 dBm und eine 

ebenfalls sehr hohe Empfangsempfindlichkeit 

von -87 dBm aus. 

Mit unter 100 µA im Sleep-Modus 

fällt der Strombedarf hingegen 

sehr gering aus. Darüber hinaus 

bietet das PAN1026 einen schnellen 

Datentransfer über Bluetooth 

V3.0 einschließlich WLAN-Koexistenz. 

Die Software des Moduls 

wurde von Toshiba entwickelt. 

Der Stack im Flash für das Toshiba-IC 

unterstützt sowohl SPP (Serial 

Profile Port)-Embedded-Funktionen 

als auch eingebettete 

GATT- oder andere Bluetooth-LE- 

Profile auf dem Modul. Durch die 

vollständige CE-, FCC- und Bluetooth-Qualifizierung 

des Moduls 

ist eine einfache und schnelle Integration 

in die Zielapplikation sichergestellt. 

infoDIREKT 

645ei0213 




Bild: IPC2U 

Embedded-Computer 

Für platzkritische Anwendungen 

Das Aluminium-Gehäuse des semi-industriellen 

Embedded-Systems 

AN2541 von IPC2U im Taschenformat 

misst nur 85 x 135 x 

30 mm 3 (D x W x H). Gleichzeitig 

ist der Embedded-Computer mit 

einer leistungsfähigen und energiesparenden 

Intel-Atom-Dual- 

Core-N2600 1,6 GHz-CPU ausgestattet. 

2 GB DDR3 RAM sind bereits 

vorinstalliert, ein Massenspeicher 

kann als 

2/4/8/16/32/64GByte SSD via 

mSATA-Slot eingebaut werden. 

Trotz der kleinen Abmessungen 

verfügt der Computer über eine 

ausreichende Anzahl von Schnittstellen, 

die eine nahtlose Anbindung 

an viele Peripheriegeräte 

ermöglicht. So stehen neben 1 x 

Gbit LAN und 2 x USB, 1 x HDMI 

und 1 x VGA-Anschlüsse zur Verfügung. 

Das System eignet sich 

für platzkritische Anwendungen 

im kommerziellen oder semi-industriellen 

Bereich, die keine besonderen 

Anforderungen an Leistung 

oder Ausstattung stellen. 

infoDIREKT 

639ei0213 

Kapazitäten von 512 Megabyte bis zwei Gigabyte 

CoreExpress-Serie für harte Industrieanwendungen 

Bei der CoreExpress-Serie 

von Syslogic handelt es 

sich um die ersten selbstentwickelten 

Computer-on- 

Module des Unternehmens. 

Die Module entsprechen 

dem standardisierten 

Formfaktor CoreExpress 

und eignen sich dank der 

sehr robusten Bauweise 

insbesondere für harte Industrieanwendungen. 

Die 58 x 65 

mm 2 großen Module verfügen 

über Atom-E-Prozessoren von Intel. 

Dabei stehen drei Leistungsstufen 

von 0,6 über 1,0 bis 1,6 

GHz zur Wahl. Zudem kann je 

nach Einsatz zwischen Arbeitsspeichern 

mit einer Kapazität von 

512 Megabyte bis zwei Gigabyte 

gewählt werden. Auch im Dauereinsatz 

unter erschwerten Bedingungen 

funktionieren die Compu- 

ter-on-Module problemlos, was 

zahlreiche Qualifizierungen für 

Bahn,- Automotive- und Baumaschinenanwendungen 

belegen 

konnten. Zu den bestandenen 

Härtetests gehören Vibrationsmessungen 

im Frequenzbereich 

von 5 bis 2000 Hz (EN 60068-2- 

64) sowie auch Schockprüfungen 

(EN 60068-2-27). 

infoDIREKT 

638ei0213 

Bild: Syslogic 

Lüfterloser Embedded-Computer 

Leistung verdoppelt für eine sehr hohe 3D- 

Grafikperformance 

Bild: Adlink 

MXC-6300, der lüfterlose Embedded-Computer 

von Adlink ist ausgerüstet 

mit einem Intel Core i7/ 

i5/i3- Prozessor der dritten Generation 

und mit einem QM77-Chipset. 

Sehr hohe Rechen- und Grafikleistung 

für bis zu drei unabhängige, 

hochauflösende Displays 

zeichnen ihn aus. Drei PCI/ 

PCIe-Erweiterungsslots ermöglichen 

den Einsatz verschiedenster 

I/O-Karten. Mit seiner Kombination 

aus hoher Rechenleistung und 

den drei PCI/PCIe-Highspeed-Erweiterungsslots 

im kompakten 

Gehäuse ermöglicht der Embed- 

ded-Computer die Integration 

verschiedenster 

Applikationen. Zu den 

möglichen Anwendungsbereichen 

zählen unter 

anderem industrielle 

Bildverarbeitung, Fabrikautomatisierung, 

Schiffsautomatisierung 

und Videoüberwachung. 

Im 

Vergleich zu Designs auf 

Basis der Intel-Core-Prozessoren 

der zweiten Generation 

verdoppelt der MXC-6300 mit der 

integrierten Intel-HD-Graphic-4000 

die Leistung für hohe 

3D-Grafikperformance bei gleichzeitig 

um 40 Prozent verbesserter 

Leistung pro Watt. Über zwei Display-Ports 

mit VGA- oder DVI-D- 

Schnittstellen werden simultan 

drei unabhängige Displays unterstützt. 

Der MXC-6300 verbessert 

hochgenaue Bildverarbeitungsapplikationen 

wie Medizingeräte 

und Überwachungssysteme. 

infoDIREKT 

637ei0213 

QSeven-Modul mit i.MX6-CortexA9-CPU 

Kompakte COMs mit geringer Verlustleistung 

Die neue QBlissA9 mit iMX6-CortexA9-CPU 

von F&S Elektronik 

Systeme ergänzt die Qseven-Modulfamilie 

mit CortexA8-CPU und 

gewährt dem Anwender Investitionsschutz 

und skalierbare Rechenleistung. 

Der i.MX6-Prozessor 

ist die neueste Entwicklung 

von Freescale für Multimedia-Anwendungen. 

Eckdaten dieser 

mächtigen CPU sind die 3D-Grafik 

(100MTri/s, 1000Mpx/s), Hardware-Decoder/Encoder 

mit einer 

Auflösung von bis zu 1080p, 

H.264 HP, HDMI v1.4, ARMv7, NE- 

ON, VFPv3, SATA-II-Schnittstelle, 

Gigabit-Ethernet 

und CAN-Bus. 

Beim Chip-Design 

wurde der Schwerpunkt 

insbesondere 

auf eine geringe 

Verlustleistung gelegt. 

Neben der 

Ausführung mit 

vier CPU-Kernen 

wird der i.MX6 

auch als Dual- und 

als Single-Core- 

CPU angeboten. Damit stehen in 

der nächsten Zeit baugleiche 

QBlissA9-Module mit Dual-Coreund 

mit Single-Core-CPU sowie 

identischer Hardware zur Verfügung. 

Da alle QBliss-Module 

Hard- wie auch Software-kompatibel 

sind, kann der Anwender 

problemlos zwischen sehr preisgünstigen 

oder äußerst leistungsstarken 

Modulen ausgewählen. 

Eine weitere Besonderheit ist die 

lange Verfügbarkeit der CPUs von 

mehr als 15 Jahren. 

infoDIREKT 

636ei0213 

Bild: F&S Elektronik Systeme 


Messtechnik 

ESA Embedded System Access 

Der fundamentale Paradigmenwechsel beim elektrischen Test 

Der 1990 mit IEEE 1149.1 begonnene Trend zum Einsatz nichtinvasiver Zugriffsstrategien hat sich durch die 

Absorption immer neuer Technologien und Methoden mittlerweile zur eigenständigen Klasse des Embedded 

System Access entwickelt. Dabei bedeutet Embedded System Access im Kern die Verlagerung der Pin-Elektronik 

eines Testers in das zu testende System. 

Autoren: Thomas Wenzel, Heiko Ehrenberg 

Der IEEE1149.1/Boundary-Scan-Standard verlagert die sogenannte 

Pin-Elektronik eines Testers erstmals in die zu 

testende Schaltung und ermöglicht einen nichtinvasiven 

Zugriff (Bild 1). Als Folge entsteht eine designintegrierte 

Pin-Elektronik, welche per JTAG-Testbus angesteuert wird. Als Novum 

wird diese jedoch nicht durch den Testingenieur definiert, 

sondern durch den Designer. Das Geniale an IEEE1149.1 ist die 

offene Erweiterbarkeit der Registerarchitektur gepaart mit der Universalität 

des Businterfaces und seinem Übertragungsprotokoll. 

Heute lassen sich grundlegend folgende Klassen unterscheiden: 

■ Native Connector Access (natürlicher Zugriff über die designintegrierten 

I/O), 

■ Intrusive Board Access (künstlicher Zugriff über Nadeln und 

Proben), 

■ Embedded System Access (natürlicher Zugriff über designintegrierten 

Testbus). 

Dabei schließen sich diese Klassen in der praktischen Nutzung 

nicht gegenseitig aus. Inwieweit sie allerdings für den Anwender in 

Kombination eingesetzt werden können, hängt von den individuellen 

Fähigkeiten der gewählten ATE-Plattform ab. 

Dennoch stellt sich die Frage, in welchem Verhältnis die einzelnen 

Zugriffsstrategien zueinander stehen und was Embedded System 

Access praktisch bedeutet. 

Embedded System Access 

Ein Blick auf die tendenzielle Entwicklung der einzelnen Trends 

offenbart eine Reihe interessanter Fakten. Dazu gehört auch die 

relative lange Adoptionsphase von IEEE-1149.1 als erster Vertreter 

des Embedded System Access. Er ist mittlerweile eine eigenständige 

Klasse, die eine Vielzahl nichtinvasiver Zugriffstechnologien 

konsistent vereint. Dazu gehören insbesondere: 


Nichtinvasive Zugriffsstrategien 

Die Entwicklung des Embedded System Access (ESA) wird vor allem 

durch die Standardisierung der Testbus-Ebene auf der Basis IE- 

EE-1149.7, der Ansteuerung von Chip Embedded Instruments durch 

IEEE-P1687 und Erweiterungen von IEEE 1149.1 gekennzeichnet 

sein. Darüber hinaus werden neue Instrument-IP als Hardmakros 

oder FPGA embedded Softmakros die Innovation bei den Test-, Messund 

Programmierstrategien vorantreiben und die Grenzen zwischen 

Chip- und Boardtest zunehmend aufl ösen. Ein schlagartige Wende in 

Richtung ESA ist für die nächsten Jahre jedoch nicht zu erwarten. 


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Bild: yvart - Fotolia.com 

48 elektronik industrie 02 / 2013

Messtechnik 

■■ 

Boundary-Scan-Test (IEEE Std 1149.1/.4/.6/.7), 

■■ 

Processor-Emulation-Test (PET), 

■ 

■■ 

In-System Programming (ISP), 

■■ 

Core-Assisted Programming (CAP), 

■■ 

FPGA-Assisted-Test (FAT), 

■■ 

FPGA-Assisted Programming (FAP), 

■■ 

System JTAG (SJTAG). 

■ Chip-Embedded Instrumentation (IJTAG, IEEE-P1687), 

Darüber hinaus gibt es aber noch eine Fülle weiterer Technologien 

und Standards, zum Beispiel die sogenannte On-Chip Emulation 

(OCE) zur Softwarevalidierung. 

Durch den im Zielsystem eingebetteten elektrischen Zugriff 

kann beim Embedded System Access auf invasive Nadeln und Probes 

verzichtet werden. Dabei verfügt jede ESA-Technologie im 

Prinzip über eine aufgabenspezifische Pin-Elektronik, welche über 

den Testbus angesteuert wird und somit in der Lage ist, Testfunktionen 

oder Programmierungen direkt im System auszuführen. Das 

Zielsystem kann dabei ein Chip, ein Board, oder eine ganzes System 

sein, ist also invariant gegenüber dem hierarchischen Applikationslevel. 

Dadurch kann der Embedded System Access im gesamten 

Produktlebenszyklus verwendet werden. 

Eine genauere Analyse wichtiger ESA-Technologien auf Boardlevel 

zeigt große Unterschiede in den Wirkungsweisen und Zielstellungen. 

Die Matrix in Tabelle 1 spiegelt den komplementären 

Charakter der einzelnen Prinzipien deutlich wider. Bereits hieraus 

lässt sich ableiten wie wichtig ATE-Plattformen sind, welche sämtliche 

Technologien einheitlich unterstützen. Die nachfolgenden 

Detailerklärungen machen diese Fakten noch transparenter. 

Chip-Embedded-Instruments 

Chip-Embedded-Instruments sind in die Schaltkreise integrierte 

Test- und Mess-IP, welche über den Testbus angesteuert werden 

(Bild 4). Ihr Funktionsumfang ist völlig offen und reicht von simplen 

Sensoren, über komplexere Signal- und Datenerfassung bis hin 

zu kompletten Analyse-Instrumenten oder Programmern. Die IP 

selbst ist entweder fest in einem Chip integriert (Hardmakro), kann 

aber auf Basis von FPGAs auch temporär im System aktiviert werden 

(Softmakro). Die Pin-Elektronik unterliegt damit prinzipiell 

keinen Einschränkungen und kann zahlreiche Funktionen aufweisen, 

allerdings nur im Rahmen der jeweiligen Chip-Technologie 

des Host. Bemerkenswert ist auch die Tatsache, dass derartige Instrumente 

prinzipiell parallel zur normalen Systemoperation aktiv 

sein können, woraus sich interessante Applikationen ergeben. 

Besonders die FPGA-Embedded-Instruments sind in letzter 

Zeit verstärkt in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Sie er- 

Bild 1: Der Übergang zu einer designintegrierten Pin-Elektronik. 

Boundary Scan 

Boundary Scan definiert sogenannte Boundary-Scan-Zellen als die 

primären Zugriffspunkte auf ein System. Die Gesamtheit der Zellen 

bildet das Boundary-Scan-Register, welches über einen Test 

Access Port (TAP) angesteuert wird (Bild 2). Alle Vektoren werden 

seriell ein- und ausgeschoben. Der Testbus selbst besteht aus vier 

Signalen und einem optionalen Reset. Boundary Scan ist ein strukturelles 

Verfahren und bietet insbesondere beim Verbindungstest 

von BGA-Anschlüssen eine exzellente Fehlerdiagnose. Da die 

Tests jedoch statischer Natur sind, können dynamische Fehler 

nicht erkannt werden. Ergänzend zu IEEE-1149.1 existieren mittlerweile 

eine Reihe weiterer IEEE-1149.x-Standards. 

Bild 2: Architektur eines Boundary- 

Scan-Schaltkreises. 

Bild 3: Prinzip des Processor 

Emulation Test (PET). 

Processor-Emulation-Test 

Der Processor-Emulation-Test nutzt das zur Softwarevalidierung 

implementierte Debug-Interface eines Mikroprozessors aus, um 

den Prozessorkern in einen nativen Testcontroller (Bild 3) zu 

transformieren. Dadurch wird der Prozessor mit seinem Bus-Interface 

zur Pin-Elektronik und damit zum Zugriffspunkt auf das 

System. Ferngesteuert über JTAG oder andere Debug-Interfaces 

ist er dann in der Lage, sämtliche an seinen Systembus angeschlossenen 

internen oder externen Ressourcen anzusteuern und 

einzeln über entsprechende Testvektoren in Form von Schreibund 

Lesezugriffen zu testen. Ein Betriebssystem oder eine Flash- 

Firmware ist nicht notwendig. Die Technologie ermöglicht die 

Abdeckung sowohl statischer als auch dynamischer Fehler. Sie ist 

durch den funktionalen Ansatz jedoch in der Diagnosetiefe eingeschränkt. 

Die PET-Technologie ergänzt Boundary Scan hervorragend 

und ermöglicht insbesondere den Test von dynamischen 

Komponenten wie DDR-SDRAM, Gigabit-Interfaces und 

anderer nicht scanbarer Komponenten auf Chip-, Board- und 

System-Level. 

Bild 5: Programmierung eines Flash-Schaltkreises per Boundary Scan. 

Bild 4: Boundary-Scan-Schaltkreis 

mit Chip-Embedded-Instrument. 

Bild 7: Programmierung eines Flash 

per FPGA Assisted Programming. 

Bilder: Goepel Electronic 


Messtechnik 

Bild 6: Programmierung 

eines Flash per 

Core Assisted 

Programming. 

Bild 8: Prinzip des 

eingebetteten 

Testbuscontrollers 

auf Boardlevel. 

Tabelle 1: Vergleich relevanter ESA-Technologien zum Boardlevel-Test. 

Tabelle 2: Vergleich relevanter ESA-Technologien zur Programmierung. 

möglichen Strategien wie FPGA-Assisted-Test (FAT), beziehungsweise 

FPGA Assisted Programming (FAP) und bieten eine hohe 

Flexibilität in der Adaption auf die individuelle Test- and Measurement-Problematik. 

Chip-Embedded-Instruments werden bereits 

seit vielen Jahren im Bereich des Chiptests zum Beispiel in Form 

von Built-In-Self-Test-IP eingesetzt. Allerdings waren bisher all 

diese IP zugriffsseitig nicht standardisiert, was der derzeit in Entwicklung 

befindliche Standard IEEE-P1687 (IJTAG) ändern wird. 

In-System Programming 

Auch im sehr wichtigen Bereich der Programmierung existieren 

völlig unterschiedliche ESA-Technologien (Tabelle 2). Allerdings 

nutzen sie zum Großteil die gleiche Infrastruktur wie die bereits 

beschriebenen Lösungsansätze zum Test. Diese Situation macht 

sehr hohe Synergien zwischen Test und Programmierung möglich. 

Die Bezeichnung In-System-Programming ist ein Sammelbegriff 

zur Programmierung von Flashbausteinen über Boundary Scan 

(Bild 5), sowie für PLD/FPGA über den Test Access Port (TAP) im 

Verbund mit spezifischen Programmierregistern. Die Programmierung 

erfolgt im eingelöteten Zustand onboard. Für PLD/FGPA 

existieren auch spezielle Standards wie IEEE-1532, JESD71 oder 

dem Serial Vector Format (SVF), einem Quasi-Industriestandard. 

Core Assisted Programming 

Im Grundsatz verfolgt die Strategie von Core Assisted Programming 

den gleichen Lösungsansatz wie der bereits beschriebene 

Processor-Emulation-Test. Der Prozessor wird über das native 

Debug-Interface in der Art angesteuert, dass die an seinen Systembus 

angeschlossenen Flash oder FPGA (wenn das Design es ermöglicht) 

gelöscht, programmiert und verifiziert werden können 

(Bild 6). Bei Flash spielt es keine Rolle, ob er direkt in einer MCU 

integriert ist (On-Chip) oder extern als separater Baustein angeschlossen 

ist. Darüber hinaus ist es möglich, nur den Flash-Handler 

per JTAG und das Flash-Image über ein schnelles Kommunikations-Interface 

zu laden. Die CAP-Technologie bietet deutlich höhere 

Geschwindigkeiten als die In-System Programmierung via 

Boundary Scan. 

FPGA Assisted Programming 

Eine der interessantesten Technologien zur Flash Programmierung 

beruht auf dem Einsatz von FPGA Embedded Instruments 

und wird als FPGA Assisted Programming bezeichnet (Bild 7). 

Das Embedded-Instrument ist in diesem Fall ein Programmer in 

der Form eines Softmakros. In Abhängigkeit von der Architektur 

des Programmer-IP und der Leistungsfähigkeit des externen Steuersystems 

lassen sich gegenüber konventionellen In-System-Programmierungen 

per Boundary Scan teilweise drastische Verbesserungen 

der Programmiergeschwindigkeit erzielen. Mittlerweile 

existieren auch synthesefreie Universallösungen wie sie beispielsweise 

in ChipVORX integriert sind. 

System Level JTAG 

Als letzte Zugriffstechnik soll an dieser Stelle System Level JTAG 

erläutert werden. Im Gegensatz zur Nutzung eines externen Controllers 

verfolgt diese Technik den Ansatz, die zentrale Steuereinheit 

direkt mit in das Design zu integrieren. Dabei kommt typischerweise 

als Testbuscontroller ein separater Chip zum Einsatz 

und die Testvektoren werden lokal gespeichert (Bild 8). Das Verfahren 

ist auch für den Systemtest unter Einbindung mehrere 

Boards prädestiniert. 

Transformation zum System-integrierten Tester 

Der Übergang zum Embedded System Access bedeutet keine marginale 

Anpassung der Art und Weise wie Test- oder Programmiervektoren 

gehandelt werden, sondern muss als fundamentaler technologischer 

Umbruch verstanden werden. Dazu gehören insbesondere: 

■■ 

die Integration der Testelektronik in das zu testende System, 

■■ 

die untrennbare Kopplung von Funktions- und Testelektronik 

im Systemdesign, 

■■ 

die Ausprägung von Testzentren mit unterschiedlichen Fähigkeiten, 

■■ 

die stark erweiterte Vielfalt an Test- und Programmierstrategien, 

■■ 

die Möglichkeiten zur Nutzung über den gesamten Produktlebenszyklus, 

■■ 

die Flexibilität einer rekonfigurierbaren Pin-Elektronik durch 

FPGA, 

■■ 

der Einsatz völlig neuartiger Instrumentierungsplattformen. 

Bei der praktischen Nutzung des Embedded System Access findet 

im Prinzip eine Transformation von rein funktionalem Design 

in eine Tester-UUT-Konfiguration statt. (jj) 

n 

Die Autoren: Thomas Wenzel (links) ist Geschäftsführer 

der Goepel Electronic in Jena. 

Heiko Ehrenberg leitet von Austin/Texas aus das 

Nordamerikageschäft der Goepel Electronic. 



Messtechnik 

Bild: Acute/Hacker Datentechnik 

DSO Mixed-Signal-fähig machen 

PC-basierende Logikanalysatoren und 

Oszilloskope 

In Verbindung mit den Speicheroszilloskopen von Acute, 

Agilent, LeCroy und Tektronix lassen sich sogenannte 

Mixed-Signal-Analyzer aufbauen. 

Die Baureihe Travel Logic TL2X36 von 

Acute Technology (Vertrieb: Hacker Datentechnik) 

enthält leistungsfähige Logikanalysatoren 

mit 36 Kanälen, 4 GHz Timing-Analyse, 

200 MHz State-Analyse 

und einem skalierbaren Speicher von maximal 

72 Mbit für alle 36 Kanäle. 

Die Geräte sind mit einem USB-2.0-Port 

(1.1-kompatibel) ausgestattet und können 

an jeden Desktop oder Laptop angeschlossen 

werden. Die Stromversorgung erfolgt 

ebenfalls über den USB-Port und macht 

die modularen Messgeräte interessant für 

viele Anwendungen im Service-Bereich sowie 

im Entwicklungs- oder Hochschullabor, 

wo unter Umständen zeitlich verschoben 

an verschiedenen Computern Analyseaufgaben 

anfallen. Ein weiteres interessantes 

Leistungsmerkmal ist die 

Möglichkeit, in Verbindung mit den Speicheroszilloskopen 

von Acute, Agilent, Le- 

Croy und Tektronix, sogenannte Mixed- 

Signal-Analyzer aufzubauen. Die im Lieferumfang 

enthaltene Logikanalysator- 

Software unterstützt Windows XP/Vista/ 

Windows 7 und 8 (32 und 64 Bit) und kann 

auf beliebigen Rechnern vorinstalliert werden. 

Dadurch ist der flexible Wechsel von 

Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz, oder von Außendienst 

zu Büro relativ einfach möglich. 

Die Travel Logic Logikanalysatoren wer- 

den als Komplettsysteme inklusive 

Software, Prüfkabel und Tragetasche 

geliefert. 

Das Travel Scope ist nicht nur ein 

PC-basierendes Speicheroszilloskop, 

es ist zusätzlich ein serieller 

Bus-Analysator, Datenlogger, Spektrumanalysator, 

Funktionsgenerator 

und kann in Verbindung mit 

einem Logikanalysator der Travel- 

Logic-Serie sogar in ein Mixed-Signal-Oszilloskop 

verwandelt werden. 

Das Travel Scope erreicht im 

Einkanal-Modus eine Echtzeit-Abtastrate 

von 1 GS/s und 500 MS/s 

im Zweikanal-Modus. Die Bandbreite 

beträgt 200 MHz (einkanalig) 

und 100 MHz/Kanal (zweikanalig) 

bei einer vertikalen Auflösung 

von 8 Bit. Das Travel Scope ist 

für einen Überspannungsbereich 

von 100 V (DC und AC Peak) ausgelegt 

und besitzt einen Offset-Bereich von 

±1,5 V bis ±150 V. Die umschaltbaren 

250-MHz-Tastköpfe (x1/x10) sind im Lieferumfang 

enthalten. Als Trigger-Modi stehen 

je nach Modell Rising, Falling, Alternate, 

Either, Single, Delay, Edge, Width, Video/TV, 

Advanced Trigger 2 und Bus-Trigger 

zur Verfügung, die sowohl automatisch, 

manuell oder single, mit einer zusätzlichen 

Run/Stop-Taste an der DSO-Box, ausgelöst 

werden können. Der massive Pufferspeicher 

von 64 MSample pro Kanal (TS2212A) 

ermöglicht die Signalerfassung über eine 

lange Zeitbasis. 

Über das integrierte Stack-Kabel können 

mit der Software bis sechs Travel Scopes 

des gleichen Modells hardwaremäßig miteinander 

verbunden werden und stellen 

dann entweder zwei, vier oder sechs Eingänge 

mit je 1 GS/s pro Eingang oder 4, 6, 

8, 10 oder 12 Eingänge mit je 500 MS/s pro 

Eingang zur Verfügung. Der Jitter beträgt ± 

8 ns zwischen den Master- und Slave-Kanälen. 

Die im Lieferumfang enthaltene 

PCScope-Software unterstützt Windows 

2000, XP, Vista (32 und 64 Bit) und Windows 

7 (32 und 64 Bit). Für die Entwicklung 

eigener Anwendungen sind VB-, VCund 

LabVIEW-Treiber erhältlich. (jj) n 

infoDIREKT 

511ei0213 

Red Border ITE Ads as of 12.12.12_elektronic industrie 1 

Need Power? 

Think 

GlobTek 

Smarte Batterie-Ladegeräte bieten 

Drei-Phasen-Betrieb 

Erhältlich in 4, 

2V, 8,4V oder 

12,6V-Versionen 

bei 1A für Einoder 

Mehrfach- 

Batterie-Konfigurationen, 

bietet 

GlobTeks 

GTM91128 Familie an Li-Ionen Batterie- 

Ladegeräten drei Ladeoptionen: Konditionierung, 

Konstantstrom sowie 

Konstantspannung. Die Universal-Eingangs-Geräte 

bieten eine Minimalstrom- 

Ladung mit Abschaltautomatik und 

Timer-Unterstützung sowie eine LED- 

Lampe, die den Ladezustand anzeigt. Ein 

weiteres Produktmerkmal 

...weitere Informationen unter www.globtek.de 

Medizintechnisch 

zugelassene 

Open-Frame 

Netzgeräte liefern 

bis zu 240W 

Geeignet für 

zahlreiche medizintechnische 

sowie ITE- und PoE-Anwendungen, 

liefert die GTM91110P240 

Famile an Open-Frame AC/DC Schaltnetzteilen 

von GlobTek bis zu 240W in 

einem 3 x 5 Inch Footprint. Die Geräte 

sind werkseitig mit Ausgängen von 12 bis 

55V (in 0,1V Schritten) ausgestattet. Erhältlich 

in Klasse I oder II Version, besitzen 

die 1,75 Hochspannungsnetzteile 

eine Effizienz von 85% bei Volllast und 

zeichnen sich durch Produktmerkmale 

wie Active PFC, eingebauter EMV-Filter, 


Akku-Pakete liefern Ladezustands-Daten 

Mit seiner wiederaufladbaren Stromversorgung 

für mobile und Remote-Geräte, 

eröffnet das BL3100C1865004S1PSQA 

Li-Ionen Akku-Pack von GlobTek die 

Möglichkeit, den 

Ladezustand des 

Gerätes jederzeit 

abzulesen. Das 

14,4V-Pack bietet 

eine Kapazität von 

3,1Ah sowie eingebaute 

Überstrom- 

Schutzschaltung. “Mittlerweile sollte jede 

Batterie, die in heutigen Geräten eingesetzt 

wird, Informationen über den 

Ladezustand liefern, da die Laufzeit eines 


www.globtek.de 


Messtechnik 

Mehrkanal-Bitfehlerraten-Tester bis 32 Gbit/s 

Mehrkanalige Tests für kohärente optische Modulation und 100G LR4/ER4 

Bilder: Tektronix 

Tektronix hat schnelle Pattern-Generatoren 

und Fehlerdetektoren für optische und 

serielle Datenübertragungstests bis 32 

Gbit/s auf den Markt gebracht. Die Bitmuster-Generatoren 

der Serie PPG3000 und 

Bit-Fehlerdetektoren der Serie PED3000 

ermöglichen eine mehrkanalige Bitmuster- 

Generierung mit individueller Datenprogrammierung 

pro Kanal. 

Besonders geeignet also für einen Margin-Test 

bei Standards wie 100 G Ethernet, 

wo bis zu vier Kanäle erforderlich sind. Für 

das Testen kohärenter optischer Modulationsformate, 

wie DP-QPSK, können die Geräte 

der PPG3000-Serie mit ihren Vierphasen-abgestimmten 

Kanälen zusammen mit 

dem Coherent Lightwave Signal Analyzer 

der Serie OM4000 von Tektronix genutzt 

werden. Entwickler von optischen Komponenten 

können dadurch kohärente Modulationsformate 

optimieren und in Echtzeit 

validieren. 

Der vierkanalige programmierbare Bitmustergenerator 

PPG3204 für Geschwindigkeiten bis 32 

Gbit/s. 

Für Bitfehlerraten-Tests lassen sich die 

Geräte der Serie PED3000 mit dem 

PPG3000 kombinieren. Dies ermöglicht eine 

BER-Analyse bis 32 Gbit/s auf mehreren 

Kanälen für eine schnelle Identifizierung 

von Übersprechproblemen, die häufig in 

mehrkanaligen Datenkommunikationsarchitekturen 

auftreten. Bei IEEE802.3ba 

Standardtests können die Entwickler so 

beispielsweise eine 4 x 28 G Testbench für 

den Stresstest ihrer Empfänger-Designs simulieren. 

Durch den Ausgang mit 32 Gb/s 

Datenrate und eine einstellbare Jitter-Einfügung 

können Entwicklungsunternehmen 

ihre Produkte mit besten Toleranzreserven 

auf den Markt bringen und damit die Fertigungsausbeute 

und Leistungsfähigkeit ihrer 

Endprodukte oder Chips verbessern. 

Die PPG3000-Serie umfasst insgesamt 

sechs Modelle mit Geschwindigkeiten von 

30 Gbit/s oder 32 Gbit/s und mit einem, 

zwei oder vier Kanälen. Mit Merkmalen wie 

synchronisierten und Phasen-einstellbaren 

Ausgängen und PRBS (Pseudo Random Bit 

Sequence) oder einer Anwender-definierten 

Pattern-Generierung bieten diese Instrumente 

die notwendige Flexibilität, um 

verschiedene Design-Probleme einschließlich 

Übersprechen aufzuspüren. Durch die 

immer höheren Geschwindigkeiten und die 

zunehmende Verbreitung von Multi-Lane- 

Konfigurationen, wie 100 G Ethernet, gehört 

Übersprechen mittlerweile zu den 

wichtigsten Design-Herausforderungen. 

Der Bitfehlerdetektor PED3202. 

Die Fehlerdetektoren der Serie PED3000 

sind entweder mit einem oder zwei Kanälen 

verfügbar und ermöglichen einen umfassenden 

Test von mehrkanaligen Standards 

wie 100 G Ethernet. Die Instrumente 

kombinieren eine hohe Empfindlichkeit 

(

Ihre Frage: 

Warum funktioniert 

mein USB-Device nicht? 

Unsere Antwort: Gehen Sie auf Nummer Sicher mit unserer Lösung für 

automatische USB 2.0-Compliance-Tests. 

Ausgangssignalqualität oder Eingangsempfindlichkeit verifizieren: Für diese 

und weitere Tests hat Rohde & Schwarz die neue ¸USB 2.0-Compliance- 

Testsoftware entwickelt. Sie kontrolliert das High-Performance-Oszilloskop 

¸RTO und führt den Anwender durch den Testablauf. Für einfaches Arbeiten 

sorgt das intuitive Bedienkonzept. Umfassende Messprotokolle dokumentieren 

die Testergebnisse. Damit Ihr Produkt die USB 2.0-Zulassung zuverlässig erreicht. 

Besuchen Sie uns auf der 

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Nürnberg 


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Messtechnik 

12-Bit-Oszilloskope bis 2 GHz 

Speicher aufrüstbar bis 500 M Punkten 

Auch Agilent Technologies hat jetzt hochauflösende 

Oszilloskope auf dem Markt. 

Die Produkt familie Infiniium 9000 H umfasst 

vier Modelle mit Band breiten von 250 

MHz, 500 MHz, 1 GHz und 2 GHz. Alle 

vier Modelle bieten eine Amplitudenauflösung 

von bis zu 12 Bit. Die Oszilloskope 

besitzen außerdem je nach Modell eine 

Speicherkapazität bis zu 100 M Punkten 

pro Kanal. Durch Erweitern der Speicherkapazität 

auf bis maximal 500 M Punkten 

pro Kanal lassen sich noch längere Signalabschnitte 

mit voller Abtastrate erfassen. 

Beim Messen schwacher Signale ist das 

Rauschen oft die dominierende Messfehlerquelle. 

Die Oszillo skope arbeiten mit einer 

Kombi na tion aus Überabtastung und 

linearer Rauschreduktion und erzie len dadurch 

einen dreifach höheren Rauschabstand 

als herkömm liche Oszillo skope in 

8-Bit-Technik. Durch das sehr geringe 

Eigen rauschen können diese Oszillo skope 

schwache Signale auflösen und anzeigen, 

die bei 8-Bit-Oszilloskopen im Rauschen 

Die Handheld-Spektrumanalysatoren der 

Baureihe Spectrum Master MS2720T von 

Anritsu verfügen über einen 8,4-Zoll- 

Touchscreen und bieten eine durchgängige 

Frequenzabdeckung von 9 kHz bis 43 GHz. 

Sie verfügen über einen verbesserten 

Sweep-Modus, der es dem Nutzer gestattet, 

die Auflösebandbreite im Bereich 30 kHz 

und 10 MHz einzustellen. Die aus dieser 

Einstellung resultierende Sweep-Zeitänderung 

ist jedoch nur minimal. Die Sweepuntergehen. 

Da auch Tastkopf systeme Rauschen produzieren, 

hat Agilent speziell zum Messen 

kleiner Ströme eine Familie rauscharmer 

Strommesszangen ent wickelt. Die AC/DC- 

Strommesszangen N2820A und N2821A 

bieten unter allen vergleich baren Produkten 

am Markt die höchste Mess emp findlich 

keit – von etwa 50 µA bis einer maximalen 

Stärke von 5 A. In Ver bin dung mit 

den neuen Oszillo skopen ermög lichen diese 

Messzangen Strom messungen mit einer 

noch nie dagewesenen Emp find lich keit. 

Als beson ders vorteilhaft erweist sich die 

höhere Emp find lich keit bei der Mes sung 

der Strom auf nahme von batteriebetriebenen, 

mobilen Geräten oder ICs. 

Durch die zuneh mende Verbreitung 

mobiler Geräte und „grüner“ Produkte 

werden Strommessungen über einen weiten 

Dynamikbereich bis hinab zu sehr kleinen 

Werten immer wichtiger. Je intel ligenter 

die Produkte werden und je mehr 

Funktionen hineingepackt werden, desto 

Im Vergleich zu einem herkömmlichen 8-Bit- 

Oszilloskop sind in diesen Geräte 16 mal so viele 

Quantisierungsstufen vorhanden. 

energieeffizienter müssen sämtliche Kompo 

nenten sein. Die Oszilloskope der Familie 

9000 H und die Strommesszangen 

N2820A and N2821A wurden speziell für 

Strom messungen über einen weiten Dynamikbereich 

bis hinab zu sehr kleinen Strömen 

ent wickelt und sind dadurch wie geschaffen 

für solche Mes sungen. (jj) n 

infoDIREKT 

514ei0213 

Bild: Agilent Technologies 

Bild: Anritsu 

43 GHz Handheld-Spektrumanalysator 

Touchscreen und Tracking-Generatoren bis zu 20 GHz 

Der Spectrum Master MS2720T hat ein robustes, 

strapazierfähiges Gehäuse, das extremen 

Temperaturen und Umwelteinflüssen standhält, 

wie sie bei Außeneinsätzen vorkommen. 

Geschwindigkeit ist mit einer Auflösebandbreite 

von 30 kHz relativ kurz und nahezu 

identisch mit der bei 10 MHz. Hierdurch 

kann eine Empfindlichkeit eingestellt werden, 

ohne dass lange Sweep-Zeiten zur Detektion 

von Signalen nahe dem Rauschen 

notwendig sind. Der Sweep-Trigger lässt 

sich auf freilaufend oder Einzelsweep einstellen. 

Im Zero-Span-Betrieb kann im Videobereich 

beim Erreichen bestimmter 

Schwellwerte getriggert werden, oder es 

lassen sich über einen externen Eingang 

Triggersignale zuführen. Neben der Zero- 

Span-Betriebsart kann der Darstellungsbereich 

(Span) von 10 Hz bis zu 9, 13, 20, 32 

oder 43 GHz in verschiedenen Unterteilungen 

eingestellt werden. Der Spektrumanalysator 

hat einen Dynamikbereich von 

mehr als 106 dB bei 1 Hz Auflösebandbreite, 

eine Eigenrauschleistung (DANL) von 

-163 dBm/Hz bei 1 Hz Auflösebandbreite 

und ein Phasenrauschen von -112 dBm bei 

10 kHz Versatz gemessen bei 1 GHz. Mit 

der Betriebsart Burst-Detect können extrem 

kurze Aussendungen bis herunter auf 

200 µs sicher erfasst werden. Ein Tracking- 

Generator, der das gesamte Frequenzband 

von 100 kHz bis 9, 13 oder 20 GHz abdeckt, 

ist zusätzlich erhältlich. Er bietet moderne 

Funktionen wie beispielsweise Einstellung 

der Ausgangsleistung in 0,1-dB-Schritten, 

Dynamikbereich bis 100 dB oder eine Leistungsvariation 

von ±0,5 dB über den gesamten 

Frequenzbereich. Der Tracking- 

Generator beinhaltet ebenfalls einen Festfrequenzgenerator 

(CW-Generator). 

Der MS2720T verfügt über umfangreiche 

Funktionen zur Interferenzmessung, 

inklusive Wasserfalldarstellung (Spektrogramm-Funktion). 

Messungen der Signalstärke, 

verbunden mit einer Richtantenne, 

erleichtern das Auffinden defekter Sendeanlagen. 

Der Spektrumanalysator bietet 

sechs Optionen zum Messen der weltweit 

wichtigsten Mobilfunkstandards. Außerdem 

sind zusammen mit einem Anritsu 

EMV-Sonden-Kit Pre-Compliance Messungen 

(EMV-Messungen) möglich. (jj) n 

infoDIREKT 

516ei0213 



Messtechnik 

Unterstützung zahlreicher Sprachen 

Update für kostenlose JTAG/Boundary-Scan-Werkzeuge 

JTAG Live V1.6, die neue 

Version der JTAG-Live- 

Plattform unterstützt 

zahlreiche Sprachen. 

Die Entwickler von JTAG Live Buzz und 

BuzzPlus kündigen die neue Version ihrer 

JTAG-Live-Plattform an. Ab sofort steht das 

Release, inklusive des kostenlosen Moduls 

Buzz, ohne Registrierung zum Download 

zur Verfügung. 

Zu den neuen Eigenschaften von JTAG 

Live V1.6 gehört eine automatische Erkennung 

der Ketten. Hier werden nicht nur die 

Anzahl der Boundary-Scan-Ketten automatisch 

erkannt, sondern auch Hersteller 

und Bauteiltyp verifiziert. 

Mit der Unterstützung zahlreicher Sprachen 

in JTAG Live V1.6 implementierte 

JTAG Technologies, Anbieter von Software, 

Hardware und Dienstleistungen für 

den Boundary-Scan-Test, den Wunsch ihrer 

weltweiten Anwender. Jetzt können Benutzer 

aus Japan, Deutschland, Russland, 

Frankreich, China, Holland und Portugal 

das System in ihrer Muttersprache konfigurieren 

und verwenden. 

Die JTAG-Live-Produktfamilie besteht 

aus dem kostenlosen „Buzz“ sowie den optionalen 

Modulen „Script“ (Cluster-Logik- 

Test auf Python-Basis), „AutoBuzz“ (automatisierte 

Vergleiche von Verbindungsstrukturen), 

„Clip“ (interaktiver Testvektor-Generator) 

und „CoreCommander“. 

Für alle Module werden lediglich die BS- 

DL-Modelle der JTAG/IEEE STD 

1149.1-kompatiblen Bauteile benötigt, welche 

auf den Webseiten der Hersteller verfügbar 

sind. 

Zu den Schnittstellen, die derzeit unterstützt 

werden, gehören der USB-Blaster 

von Altera, die III/IV-Parallel- sowie die 

USB-Schnittstellen von Xilinx, der JT 3705 

USB-Controller von TAG, der dedizierte 

USB-Controller von JTAG Live sowie zusätzlich 

auch noch einige FTDI-basierte 

Module. (ah) 

n 

infoDIREKT 

657ei0213 

Bild: JTAG Technologies 

DIE ZUKUNFT DES 

OSZILLOSKOPS 

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Druckfehler, evtl. technische Änderungen und Irrtum vorbehalten

Messtechnik 

Gemeinsam simulieren und messen 

Echte Elektronik-Designs in einer virtuellen Umgebung 

Das Konzept, Simulationssoftware und Messhardware im Entwicklungsprozess zu kombinieren, ist ein lang 

gehegter, aber schwer umsetzbarer Plan. Theoretisch sollte die Vorstellung, die Entwicklungs- und Prüfprozesse 

zu vereinen, eindeutige Vorteile wie etwa kürzere Markteinführungszeiten bringen. In der Praxis allerdings entstehen 

die notwendigen Technologien erst noch, die es Ingenieuren problemlos ermöglichen, ein einziges Toolset von 

der Entwicklung bis zur Produktionsprüfung zu verwenden. 

Autor: David A. Hall, Sherry Hess 

Das V-Modell wurde jahrelang zur Verdeutlichung der Integration 

von Entwurf und Test in Branchen genutzt, die 

äußerst komplexe Produkte herstellen, so insbesondere 

in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie. In diesen 

Branchen, in denen das Endprodukt ein äußerst komplexes 

System ist, das sich aus vielen Systemen zusammensetzt, bildet die 

linke Seite des V-Modells (Bild 1) die Entwurfsphase, die rechte die 

Testphase ab. 

Das V-Modell beruht auf der Idee, dass eine höhere Effizienz erreicht 

werden kann, wenn mit dem Test und der Validierung eines 

untergeordneten Systems begonnen wird, bevor die Entwicklung 

des Gesamtsystems abgeschlossen ist. Während der Einsatz von 

aufeinander abgestimmten Entwurfs- und Testansätzen wie dem 

V-Modell in Branchen mit äußerst komplexen Produkten bereits 

üblich ist, wird diese Vorgehensweise auch in anderen Industriezweigen 

immer häufiger angewendet. In diesem Beitrag wird anhand 

eines Beispiels gezeigt, wie innovative EDA-Technologie eine 

ähnliche Konvergenz von Entwurf und Test in der HF- und Mikrowellenbranche 

ermöglicht. 

Weshalb lohnt sich die Kombination von Simulationen und 

Messungen? 

Da der Ansatz, Simulationen und Messungen zu kombinieren, 

eher widersprüchlich ist, soll vorab erläutert werden, wie die Entwickler 

von HF- und Mikrowellentechnik derzeit Produkte auf den 

Markt bringen und wie sie dabei sowohl Simulations- als auch 

Messsoftware einsetzen. Vor diesem Hintergrund werden einige 

Anwendungen vorgestellt, die den Zusammenhang zwischen 

EDA- und Prüfstandsumgebungen als wertvolle Unterstützung für 

die Ingenieure von heute hervorheben. 

Ein Ingenieur oder ein Entwicklerteam könnte beispielsweise 

damit betraut sein, ein neues Projekt umzusetzen, für das ein leistungsstarkes 

Gerät der nächsten Generation (IC, Leiterplatte, Modul 

oder Kommunikationssystem) entwickelt werden muss. Einer 

der ersten Schritte für den Ingenieur bei diesem Prozess ist das 

Starten der EDA-Software (Laden eines älteren beziehungsweise 

ähnlichen Designs oder mit einem leeren Schaltplan beginnen), 

auf die er sich zudem als Hauptwerkzeug für das Modellieren und 

Optimieren der Leistung des neuen Designs verlässt. Allgemein 



Messtechnik 

werden EDA-Softwarewerkzeuge – wie jene der AWR Corp. eingesetzt, 

um die Leistung virtueller Prototypen vor der Fertigung zu 

entwerfen und zu validieren. 

Diese Klasse von Software modelliert das Verhalten eines virtuellen 

Produkts sowohl auf Ebene des Schaltplans als auch des Layouts. 

In der Welt der Simulation können Variationen eines Entwurfs 

schnell und mit wenig Kostenaufwand realisiert werden. 

Aufgrund der Simulation und des von ihr vorhergesagten Verhaltens 

können Entwickler die Leistung entsprechend der Spezifikationen 

(zum Beispiel Größe, Kosten, Frequenz, Effizienz) anpassen 

und optimieren. So erstellt ein Ingenieur, der einen HF-Leistungsverstärker 

entwickelt, den Entwurf innerhalb einer EDA-Umgebung 

und nutzt die Simulations-Engines in dieser Umgebung, um 

eine Prognose zu den HF-Leistungskennzahlen – wie Verstärkung, 

1-dB-Kompressionspunkt oder Intercept Point dritter Ordnung 

(IP3) – abzugeben und die physikalischen Eigenschaften des Layouts 

und des Materials zu variieren. 

Auf die umfassende Validierung des Entwurfs in der virtuellen 

Welt folgen die Erstellung eines Prototyps des Produkts und Testläufe 

mit realen Messgeräten. Der Kunde mag zwar die eigentliche Verstärkung 

und den 1-dB-Kompressionspunkt messen, wird aber auch anspruchsvollere 

Messungen durchführen. Wenn sein Leistungsverstärker 

beispielsweise für ein LTE-Mobiltelefon ausgelegt ist, will er 


Es ist nur der Anfang 

Die engere Integration von Entwurfs- und Testverfahren wird zweifelsohne 

eine erhebliche Rolle bei der Verbesserung der Produktentwicklung 

spielen. Besonders in der HF- und Mikrowellenbranche sorgen 

engere und effi zientere Verbindungsmöglichkeiten zwischen 

EDA- und Testsoftwareumgebungen für einen konkreten Nutzen, denn 

Produktentwürfe gelangen so schneller in den Produktionsprozess. 

Die im Beitrag genannten Beispiele sind nur der Anfang. Die kommenden 

Jahre werden sicher weitere neue Möglichkeiten bringen, 

Design- und Testprozesse über die Software miteinander zu verbinden 

und die Produktivität bei der Entwicklung von Produkten vom 

Entwurf bis zur Produktion zu verbessern. 


505ei0213 

eventuell auch LTE-spezifische Leistungsmessungen wie Error Vector 

Magnitude (EVM) und Nachbarkanalleistung (ACP) vornehmen. 

Der zuvor beschriebene Ablauf ist ein typischer Entwicklungsprozess 

– er lässt sich allerdings noch effizienter gestalten. So kann 

etwa vom Ingenieur im Beispiel erwartet werden, dass er simulierte 

Ergebnisse zu Messwerten in Beziehung setzen soll. Dazu muss 

er genau verstehen, wie die Simulationswerkzeuge und die Prüfausrüstung 

ihre jeweiligen Messungen durchführen. 

Bilder: National Instruments 

Bild 1: Das V-Modell veranschaulicht die Praxis, Entwicklungs- und 

Prüfprozesse zu integrieren. 

Verknüpfung von Simulations- und Testsoftware 

Vor dem Hintergrund der derzeitigen Nutzung von EDA-Software 

und -Testsystemen durch Ingenieure wird nachfolgend betrachtet, 

wie neue Verbindungsmöglichkeiten von EDA- und Testsoftwareumgebungen 

die Effizienz des Entwicklungsprozesses steigern 

können. Im Grunde kann die EDA-Softwareumgebung als ein Programm 

abstrahiert werden, das mathematische Modelle nutzt, die 

die Ausgaben eines Prüflings auf Grundlage seiner Eingaben prognostiziert. 

Als Beispielprodukt dient der bereits genannte HF-Leistungsverstärker, 

bei dem eine Spannung ausgegeben wird. Sie wird 

Bild: krizz7 - Fotolia.com 


Messtechnik 

Bild 2: Vergleich der EDA- und der Prüfstandsarchitektur. 

Bild 3: Messalgorithmen in LabVIEW können direkt in das Systemdiagramm 

importiert werden. 

Bild 4: Simulierte EDA-Messungen im Vergleich zu gemessenen 

Ergebnissen. 

jedoch als Ausgangsleistung gemessen, die eine Funktion der Eingangsleistung 

und der Frequenz ist. 

Der Messvorgang dagegen weist etliche eindeutige Ähnlichkeiten 

auf, wie ein virtuelles Produkt in der Welt der EDA gemessen 

wird (Bild 2). EDA-Software misst die virtuellen Ausgänge eines 

Prüflings und verfasst dazu Berichte. Entsprechend werden mit 

Messgeräten ähnliche Daten in der physikalischen Welt erfasst. Somit 

besteht eine Möglichkeit zur Steigerung der Effizienz des Entwicklungsprozesses 

in der Wiederverwendung von Messalgorithmen 

der Prüfausrüstung, die zum Beispiel schon zu einem früheren 

Zeitpunkt des Designprozesses erfolgen kann. 

Bislang war das Konzept, einen Messalgorithmus vom Testsystem 

innerhalb des Designprozesses wiederzuverwenden, praktisch 

unmöglich umzusetzen. Vor Jahrzehnten waren die ersten Messgeräte, 

die für die Tests drahtloser Ausstattung konzipiert wurden, 

komplett in sich geschlossen. Diesen Geräten fehlte die Flexibilität, 

irgendeine andere Funktionalität als die eines Messgeräts zu bieten. 

LabVIEW-Messungen in der EDA-Umgebung nutzen 

Heute jedoch ändert sich die für Messgeräte bevorzugte Architektur 

grundlegend. Im Gegensatz zu den Messgeräten mit festgelegtem 

Funktionsumfang nutzen die heutigen softwaredefinierten 

Messgeräte häufig eine PC-gestützte Architektur, die größere Flexibilität 

bieten kann. Aktuelle EDA-Softwareumgebungen sind auch 

in der Lage, mehr Anbindungsmöglichkeiten an Softwareumgebung 

wie zum Beispiel NI LabVIEW bereitzustellen. Eine neue 

Funktion der VSS-Software (Visual System Simulator) von AWR 

beispielsweise ist ein Knoten auf dem Diagramm, über den der Anwender 

Daten mit LabVIEW austauschen kann (Bild 3). 

Die Verbindungsmöglichkeit zwischen VSS und LabVIEW ist ein 

typisches Beispiel dafür, wie die Grenzen zwischen EDA- und Prüfstandsumgebungen 

durchlässiger werden und wie dies wiederum 

einen direkten Weg zur Erzielung größerer Entwicklungseffizienz 

bietet. Um noch einmal auf das Verstärkerbeispiel zurückzukommen: 

Die endgültigen Designkriterien (EVM und ACP) werden seit 

jeher mit einem realen und nicht mit einem virtuellen Gerät gemessen. 

Allerdings erlaubt die zunehmende Verbindung zwischen 

EDA- und Testsoftwareumgebungen dem Entwicklungsingenieur 

die Durchführung einer breiteren Palette von Messungen. 

In Bild 3 ist das Beispiel eines Systemdiagramms zu sehen, mit 

dem ein LTE-HF-Leistungsverstärker getestet wird. Das Diagramm 

besteht aus drei Blöcken, zwei davon sind so konfiguriert, 

dass sie mit LabVIEW kommunizieren können. Im ersten Block 

erstellt der zugrundeliegende LabVIEW-Code einen LTE-Signalverlauf, 

mit dem der Leistungsverstärker stimuliert wird. Er verhält 

sich im Grunde wie eine virtuelle Quelle. Im nächsten VSS- 

Block wird das Signal an den Verstärker übergeben, wo es verstärkt 

und verzerrt wird. Dieser zweite Block fungiert als virtueller Prüfling, 

wobei sein Verhalten durch inhärente mathematische Modelle 

in der EDA-Umgebung prognostiziert wird. Die Ausgabe des 

Prüflings wird schließlich an einen LabVIEW-Messblock übergeben. 

In diesem Block wird ein Demodulations- und Messalgorithmus 

für LTE auf das verstärkte und verzerrte LTE-Signal angewendet. 

Anhand dieses Blocks konnten die LTE-spezifischen Messungen 

wie EVM und ACP bestimmt werden. 

Die Verbindungsmöglichkeiten von EDA- und Testumgebungen 

bieten Ingenieuren den Vorteil, Messalgorithmen zwischen Simulations- 

und Prüfverfahren austauschen zu können. Wie sich herausstellte, 

ist der in Bild 3 gezeigte Messalgorithmus mit den LTE- 

Algorithmen, die in Verbindung mit den PXI-HF-Signalanalysatoren 

genutzt wurden, identisch. Diese Tatsache mag zwar auf den 

ersten Blick trivial erscheinen, aber nur, wenn man die Komplexität 

neuer Wireless-Standards wie 3GPP LTE nicht berücksichtigt. 

Da es komplexe Algorithmen zusammen mit einer breiten Palette 

an Messeinstellungen erschweren können, Messungen in Beziehung 

zu setzen – selbst zwischen HF-Signalanalysatoren –, stellt 

die Wiederverwendung desselben Algorithmus sowohl beim ersten 

Entwurf als auch beim endgültigen Test einen bedeutenden 

Vorteil dar. Entsprechend können Ingenieure Simulationen enger 

zu den gemessenen Ergebnissen in Beziehung setzen. Auch die 

Chancen, den richtigen Produktentwurf gleich beim ersten Durchgang 

zu realisieren, verbessern sich so erheblich. In Bild 4 ist das 

Frontpanel des LabVIEW-Messblocks zu sehen, auf dem Messungen 

eines virtuellen Beispielprüflings mit einem physikalischen 

Verstärkerprototypen verglichen werden. 

Über das Diagramm können Anwender Messgrößen wie EVM 

und ACP direkt nebeneinander vergleichen. So erhalten sie umfassendere 

Daten, die ihnen schlussendlich eine Verbesserung der 

Simulationstechnik ermöglichen. (jj) 

n 

Die Autoren: David A. Hall ist Senior Product Marketing Manager und bei 

National Instruments für Hard- und Software zum RF- und Wireless-Test 

zuständig. Sherry Hess ist Vice President of Marketing bei der NI-Tochtergesellschaft 

AWR und hat langjährige Erfahrungen auf dem EDA-Gebiet im 

Marketing, im Support und im Management sammeln können. 



Messtechnik 

HF-Eichleitungen bis 67 GHz 

Präsisionsmodell auch mit 0,1-dB-Schaltstufen 

HIGH SPEED 

POWER 

Rohde & Schwarz hat mit den schaltbaren 

HF-Eichleitungen der Serie RSC eine Produktfamilie 

auf den Markt gebracht, die 

neben der weltweit ersten Eichleitung bis 

67 GHz auch ein Präzisionsmodell mit 0,1 

dB Schaltstufen bei hoher Genauigkeit und 

Stabilität umfasst. 

Die Familie besteht aus vier Modellen 

des Grundgerätes RSC und zwei externen 

Eichleitungen. Das Grundgerät ist mit oder 

ohne integrierter Eichleitung erhältlich. 

NEU! 

Bis zu vier dieser externen Eichleitungen können 

von einem RSC-Grundgerät gesteuert werden. 


Bilder: Rohde & Schwarz 

Das Grundgerät 

RSC mit 

integrierter 

Eichleitung. 

Als integrierte Eichleitungen stehen drei 

Varianten zur Verfügung, die sich für Signale 

bis maximal 18 GHz eignen. Die beiden 

externen Eichleitungen adressieren 

Frequenzbereiche bis maximal 67 GHz. 

Mit jedem Grundgerät ist es möglich, parallel 

bis zu vier externe Eichleitungen anzusteuern. 

Mit diesen Eichleitungen kann 

der Anwender manuell oder per Fernsteuerung 

ein Signal stufenweise abschwächen. 

Ein klassisches Anwendungsgebiet ist die 

Kalibrierung von Messgeräten, speziell die 

Prüfung der Linearität von Empfängern. 

Das RSC-Grundgerät mit integrierter 

Eichleitung ist in drei Varianten erhältlich. 

Die Standardvariante deckt einen Dämpfungsbereich 

von 139 dB mit einer Schrittweite 

von 1 dB bis zu 6 GHz ab. Speziell für 

Anwender im Aerospace-and-Defense-Bereich 

existiert eine Präzisionseichleitung 

für den Frequenzbereich DC bis 6 GHz mit 

einer Maximaldämpfung von 139,9 dB und 

Schrittweite von 0,1 dB. Die dritte Variante 

adressiert den Frequenzbereich bis 18 GHz 

bei einer maximalen Dämpfung von 115 

dB und einer Schrittweite von 5 dB. 

Jedes RSC-Grundgerät kann bis zu vier 

externe Eichleitungen steuern. Die Gerätefamilie 

beinhaltet dabei zwei Varianten bis 

40 GHz beziehungsweise 67 GHz. Beide 

dämpfen das Signal um maximal 75 dB mit 

einer Schrittweite von 5 dB. Dabei ist die 67 

GHz Eichleitung die zurzeit weltweit einzige 

für diesen Frequenzbereich. Konfiguriert 

und gesteuert werden die externen 

Eichleitungen über das Grundgerät, über 

einen PC mit einem Ansteuerprogramm. 

Um eine möglichst hohe Messgenauigkeit 

zu erreichen, ist der Frequenzgang einer 

jeden Eichleitung ab Werk vermessen 

und im Gerät hinterlegt. So kann eine RSC 

automatisch bei der aktuellen Arbeitsfrequenz 

ihre Absolutdämpfung um ihren 

Frequenzgang korrigieren. Die Dämpfungsunsicherheit 

reduziert sich damit auf 

ein Minimum. 

Komponenten des Messaufbaus wie Kabel 

oder Leistungsdämpfungsglieder lassen 

sich in die angezeigte Gesamtdämpfung 

einbeziehen. 

Alle Gerätevarianten sind mit IEC-, 

LAN- und USB-Schnittstellen ausgestattet. 

Ältere Eichleitungen von R&S werden über 

den Kompatibilitätsmodus der RSC weiterhin 

unterstützt, so dass keine Änderungen 

des Kundensteuerprogramms erforderlich 

sind. (jj) 

n 

infoDIREKT 

515ei0213 

320 W Quelle + Senke 

DC...100 kHz / 400 kHz 

4-Quadranten-Netzgerät 

TOE 7621 

• 320 W Quellen- und Senkenleistung 

• DC...100 kHz / 400 kHz; CV, CC 

• Analoger Steuereingang 

• Leistungserweiterung bis 1 kW 

• Einstellbarer Ausgangswiderstand 

Für Automotive, Avionik, Solar, 

allgemeine Elektronik 

Entwickelt und produziert in 

Deutschland 

TOELLNER Electronic Instrumente GmbH 

www.toellner.de • info@toellner.de 

DEMO-Gerät anfordern: 02330 979191

Messtechnik 

Neue Produkte 

5 ½-stelliges Tisch-Multimeter 

Leuchtstarkes OLED-Display mit Doppelanzeige 

Schnell, effizient, genau und geeignet für 

viele Anwendungen, um die unterschiedlichsten 

Messaufgaben zu bewältigen – dafür 

ist das von Datatec erhältliche Agilent- 

Tischmultimeter 34450A konzipiert. Mit 

190 Messungen pro Sekunde und einer 

Ungenauigkeit von nur 0,015 % bei Gleichspannungsmessungen 

und 0,05 % bei 

Gleichstrommessungen sprengt es die bisherigen 

Grenzen in seiner Preisklasse. Mit 

5 1/2 Stellen werden Messwerte auf dem 

OLED mit Doppelanzeige kontrastreich 

dargestellt. Der Ablesewinkel beträgt 160°. 

Das Tisch-Multimeter bietet 11 Messfunk- 

tionen wie DC und AC Spannungs- und 

Strommessungen (Messbereich von 100 

mV bis 1000 V beziehungsweise 100 μA bis 

10 A), Effektivwert-Messungen (Messbereich 

100 mV bis 750 V bzw. 10 mA bis 10 

A) bei Wechselstrom und -spannung, 2- 

und 4-Draht-Widerstandsmessungen (100 

Ω bis 100 M Ω), Frequenzmessungen (bis 1 

MHz), Zählfunktion, Kapazitätsmessungen 

(1 nF bis 10 μF), Temperaturmessungen 

(-80 bis 150 °C), Dioden-Durchgangstest. 

Zahlreiche Mathematik-Funktionen 

ergänzen diese Messmöglichkeiten. Mit einem 

Speicher von 50.000 Messungen, der 

Das Tisch-Multimeter Agilent 34450A. 

nicht nur zur Datenerfassung herangezogen 

werden kann, lassen sich auch Histogramme 

erstellen. Weitere mathematische 

Operationen sind: dB, dBm, Min/Max- 

Werte, Durchschnitt und Messungen gegen 

einen Grenzwert. Mit SCPI-1994.0 

und IEEE-488.2-Schnittstelle lässt es sich 

in Messsysteme einbinden. (jj) 

n 

infoDIREKT 

513ei0213 

Bild: Agilent/Datatec 

Abtastrate bis 5 GSamples pro Sekunde 

Tragbares 500-MHz-Oszilloskop 

Tests von HDMI- und mobilen Geräten automatisieren 

Analysator für digitale Audio- und Videosignale 

Bild: Fluke 

Seit kurzem hat Fluke die Scope- 

Meter-Baureihe 190 Serie II auf 

dem Markt, die eine Abtastrate 

von 500 MHz bei 5 GS/s erreicht. 

Sie sind abgedichtet und robust, 

ohne dabei an Sicherheitsspezifikationen 

oder Akku-Lebensdauer 

zu sparen. Das Zweikanal-Modell 

190-502 ist mit Bandbreiten von 

60, 100, 200 und jetzt sogar 500 

MHz erhältlich. Die hohe Abtastrate 

ermöglicht eine größere Genauigkeit 

und Klarheit von Form 

und Amplitude bei unbekannten 

Signalen wie Transienten, induziertem 

Rauschen und Nachschwingungen 

oder Reflexionen. 

Die Geräte verfügen über Scope 

Record, Trend Plot, erweiterte 

Triggerung und automatische 

Messfunktionen. 

infoDIREKT 

510ei0213 

Bild: National Instruments 

Für den Bereich Multimediatest 

ist von National Instruments jetzt 

der Analysator für digitale Audiound 

Videosignale in HDMI-, DVIund 

mobile Geräten PXIe-1491 

erhältlich. Im Lieferumfang ist die 

NI Video Measurement Suite mit 

Werkzeugen für die Analyse von 

Videostandards enthalten. Außerdem 

werden Zusatzpakete wie 

die Softwaren Picture Quality 

Analysis (PQA) und Audio Master 

angeboten, mit der ausführliche 

Audiotests durchführbar sind, 

beispielsweise zur Bestimmung 

des Frequenzgangs und des Klirrfaktors. 

PQA liefert aussagekräftige 

Informationen zu Kenngrößen 

wie den Spitzen-Signal-Rausch- 

Abstand (PSNR) und den Index zur 

Strukturähnlichkeit (SSIM). 

infoDIREKT 

517ei0213 

Unkomprimierte Video/Audio Datenerfassung 

PXI Express HDMI Video/Audio-A/D-Board 

Als Option auch für 110 MHz Bandbreite 

26,5 und 15GHz Echtzeit-Spektrumanalysatoren 

Bild: Adlink Technology 

Adlink Technology hat die Verfügbarkeit 

der PXI Express HDMI Video- 

und Audio-Datenerfassungskarte 

PXIe-HDV62A bekannt 

gegeben. Sie arbeitet nicht nur 

mit hochwertigen HD-Videodaten 

von DVI- oder HDMI-Quellen, son- 

dern bietet auch analoge Videodecoder 

mit Unterstützung für 

RGB, NTSC/PAL, S-Video und 

YPbPr-Formate mit integriertem 

Audio-Decoder für HDMI- und S/ 

PDIF-Erfassung. Darüber hinaus 

unterstützt sie unkomprimiertes 

Full-HD bis zu 1080p bei 60 fps, 

AD-Wandlung mit 10 Bit Auflösung 

und HDCP. Die Karte wird 

mit Adlinks View Creator Pro Utility 

geliefert, die Systemtest und 

Debugging ohne Softwareprogrammierung 

ermöglicht. 

infoDIREKT 

518ei0213 

Bild: Tektronix 

Tektronix hat jetzt 26,5-GHz- und 

15-GHz-Modelle der Spektrumanalysator-Serie 

RSA5000 im 

Programm. Diese Geräte haben 

modernste Signalerkennungsund 

Trigger-Funktionen und können 

optional auf 110 MHz Bandbreite 

erweitert werden. Das DPX- 

Spektrum-Display bietet eine in- 

tuitive Live-Farbdarstellung von 

kurzzeitigen Signaländerungen 

im Frequenzbereich. Zahlreiche 

DPX-Funktionen wie Swept DPX, 

lückenlose DPX-Spektrogramme 

und DPX Zero Span mit Echtzeit- 

Amplitude, Frequenz oder Phase 

ermöglichen eine einfache Erkennung 

problematischer Signale 

unter verschiedenen Bedingungen. 

Die Geräte besitzen auch 

zeitqualifizierte Leistungs-, Runt-, 

Density-, Frequenz- und Frequenzmasken-Trigger. 

infoDIREKT 

519ei0213 



Unendliche Möglichkeiten, 

eine Designplattform 

NI LabVIEW ist die umfassende Entwicklungsumgebung mit herausragender 

Hardwareintegration und Kompatibilität. Damit meistern Sie jede Herausforderung 

in der Mess-, Steuer- und Regeltechnik. LabVIEW ist das Herzstück des Graphical 

System Design, das Konzept, mit dem Sie über eine offene Plattform aus 

produktiver Software und rekonfigurierbarer Hardware die Systementwicklung 

beschleunigen können. 

Die grafische Entwicklungsumgebung 

NI LabVIEW 

bietet herausragende 

Hardwareintegration 

und ermöglicht es Ihnen, 

intuitiv zu programmieren. 

>> ni.com/labview-platform/d 

Halle 4 | 4-422 

© 2013 | National Instruments, NI, ni.com, NI CompactDAQ und LabVIEW sind Marken der National Instruments Corporation. 

Andere Produkt- und Firmennamen sind Warenzeichen der jeweiligen Unternehmen.

EMV 

Achtung Ableitströme! 

Ableitströme in Fehlerstrom-geschützter Umgebung 

Für einen besseren Personenschutz werden in elektrischen Installationen vermehrt Fehlerstrom-Schutzschalter 

eingesetzt. Diese lösen aber, durch die von elektrischen Anlagen verursachten Ableitströme, oft unnötigerweise 

aus. Daraus folgen Maschinenstandzeiten und Kosten, die sich jedoch verhindern lassen – mit Wissen um hohe 

Ableitströme und gezielten Maßnahmen dagegen. Da Frequenzumrichter und Netzfilter wesentliche Gründe für 

Ströme gegen Erde sind, verdienen sie besondere Aufmerksamkeit. 

Autor: Herbert Blum 

Zusätzlich zu Sicherungen oder Leitungsschutzschaltern kommen 

heute in elektrischen Anlagen vermehrt Fehlerstromschutzschalter 

(auch FI-Schutzschalter oder RCD Residual 

Current protective Device) vor. Sicherungen schützen die 

elektrischen Anlagen primär vor Kurzschlüssen und Bränden. Die 

Fehlerstromschutzschalter hingegen sorgen für einen zuverlässigen 

Personenschutz. Sie erfassen Fehlerströme gegen Erde, zum Beispiel 

hervorgerufen durch einen Isolationsfehler, und schalten diese ab, bevor 

Personen gefährdet werden. Das Problem dabei ist, dass ein RCD 

nicht unterscheiden kann zwischen Ableitströmen, die im normalen 

Betrieb entstehen, und gefährlichen Fehlerströmen. Insbesondere Frequenzumrichter 

(FU), die es für den energieeffizienten Betrieb von 

Motoren braucht, verursachen große Ableitströme. Aber auch die Kapazitäten 

der Leitungen und die Netzfilter, die zur Einhaltung der 

elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) nötig sind, erzeugen zusätzlich 

Ströme gegen Erde. Die Summe aller Ableitströme kann so 

den Fehlerstromschutzschalter zum Ansprechen bringen und alle 

Verbraucher am gleichen Leitungsstrang abschalten. Dies hat Maschinenstandzeiten 

zur Folge, verursacht Produktionsausfälle und damit 

erhebliche Kosten. Doch es gibt Mittel gegen zu hohe Ableitströme, 

um einen effizienten aber auch sicheren Betrieb zu garantieren. 

Ableitstrom versus Fehlerstrom 

Unter Ableitstrom versteht man den Strom, der in einem fehlerfreien 

Stromkreis zur Erde oder zu einem fremden leitfähigen Teil 

fließt. Das heißt, der Strom fließt nicht durch den Nullleiter zurück. 

Gleiches macht ein Fehlerstrom, der aufgrund eines Isolationsfehlers 

zwischen spannungsführenden Leitern zu Erde zurückfließt. 

Auch wenn eine Person einen unter Spannung stehenden 

Leiter direkt berührt, fließt ein Fehlerstrom gegen Erde. Der vorgeschaltete 

RCD detektiert diesen Fehlerstrom und unterbricht den 

Stromkreis sofort. 

Solche Fehlerströme haben einen hohen ohmschen Anteil, im Gegensatz 

zu den Ableitströmen, die überwiegend kapazitiv sind. Der 

RCD kann aber nicht zwischen den verschiedenen Erdströmen unterscheiden. 

Deshalb kann er bereits auslösen, wenn die Summe aller 

Ableitströme über dem Auslöseschwellwert liegt. Dies ist auch im 

normalen Betrieb möglich, ohne dass ein Fehler vorliegt. 

Die Ableitströme sind abhängig vom Aufbau eines Antriebssystems, 

von der Netzspannung, Pulsweitenmodulations-Frequenz 

des Umrichters, Leitungslänge und den eingesetzten Störschutzfiltern. 

Weiter haben Netzimpedanz und das Erdungskonzept der 

Anlage einen wesentlichen Einfluss. 

Bild: fonov - Fotolia.com 



EMV 

Ableitströme von Frequenzumrichtern 

Sowohl beim 1-Phasen-FU als auch beim 3-Phasen-FU wird zuerst 

die Netzspannung über eine Brückenschaltung gleichgerichtet und 

geglättet. Der Wechselrichter formt daraus eine Ausgangsspannung, 

die in Spannungsamplitude und Frequenz, entsprechend der 

gewünschten Motordrehzahl, variieren kann. 

Ableitströme im Frequenzumrichter entstehen durch die internen 

Entstör-Maßnahmen und alle parasitären Kapazitäten im FU 

und Motorkabel. Die größten Ableitströme verursacht aber die Arbeitsweise 

des Frequenzumrichters. Dieser regelt stufenlos die Motordrehzahl 

mit einer Pulsbreitenmodulation (PWM). Dabei entstehen 

Ableitströme weit oberhalb der Netzfrequenz von 50 Hz. So 

kann die Schaltfrequenz des FU zum Beispiel 4 kHz betragen, die 

dazugehörigen Oberwellen aber sehr hohe Amplituden in höheren 

Frequenzen haben. Diese Frequenzen gehen über die Motorleitung 

zum Motor. Dabei wirkt die Motorleitung mit geerdeter Abschirmung 

wie ein Kondensator gegen Erde. Über diese Kapazität werden 

Ströme gegen Erde abgeleitet. Es empfiehlt sich, gefilterte und 

ungefilterte Leitungen zu trennen, da sonst die hochfrequenten 

Störsignale auf das gefilterte Kabel übertragen werden können. 

Transiente Ableitströme 

Beim Aus- oder Einschalten der Anlage können außerdem transiente 

Ableitströme entstehen. Das Einschalten bewirkt, je nach Phasenwinkel, 

steil ansteigende Spannungsspitzen infolge des schnellen 

Spannungsanstieges. Dasselbe geschieht aber auch beim Ausschalten 

infolge der Induktivitäten im Stromkreis. Diese schnellen 

Spannungsspitzen erzeugen über die Filterkondensatoren einen 

transienten Ableitstrom gegen Erde. So kann es passieren, dass der 

Fehlerstromschutzschalter, beim ersten Einschalten der Anlage, 

den Betrieb lahmlegt. 

Eine Möglichkeit, dies zu verhindern, ist der Einsatz von RCD 

mit verzögertem Ansprechverhalten. Um die Personenschutzfunktion 

des RCD nicht allzu stark zu beeinträchtigen, sind dieser Ansprechverzögerung 

enge Grenzen gesetzt. RCD Typ B haben in der 

Regel bereits eine Ansprechverzögerung. Ist kein solcher RCD verbaut, 

kann man die Maschine relativ einfach schrittweise starten. 

So lassen sich bei Maschinen mit mehreren Einheiten die verschiedenen 

FU nacheinander hochfahren. 

Eigenschaften der Fehlerstromschutzschalter 

Der Fehlerstromschutzschalter muss bei einer Fehlfunktion den 

Stromkreis sofort unterbrechen. Dabei gibt es verschiedene Ausführungen. 

Häufig verwendet werden solche mit einem Auslösewert 

von 300 mA zum Schutz vor Bränden und von 30 mA für den 

Personenschutz. Werden die Auslösewerte durch einen Isolationsfehler 

oder durch eine Berührung erreicht, schaltet der FI-Schutzschalter 

sofort aus. 


Sichere Stromzuführung 

FI-Schutzschalter lösen oft unnötigerweise aus. Das Problem ist dabei, 

das sie nicht zwischen Ableitströmen, die im normalen Betrieb 

entstehen, und gefährlichen Fehlerströmen unterscheiden können. 

Hier sind Spezialisten gefragt. Bei Schurter stehen die sichere Stromzuführung 

und die einfache Bedienung von Geräten im Mittelpunkt. 

Die große Produktpalette umfasst Standardlösungen im Bereich Geräteschutz, 

Gerätestecker und -verbindungen, EMV-Produkte, Eingabesysteme 

und EMS-Dienstleistungen. Wo Standardprodukte nicht 

genügen, erarbeitet Schurter kundenspezifi sche Lösungen. 


503ei0213 

Nach der seit Juni 2007 gültigen DIN VDE 0100-410 sind für 

alle Steckdosenstromkreise bis 20 A Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen 

mit einem Bemessungsfehlerstrom bis maximal 30 mA 

vorzusehen. Das gilt auch für Stromkreise bis 32 A im Außenbereich 

zum Anschluss von tragbaren Betriebsmitteln. Die Möglichkeit, 

dass auch nicht fest angeschlossene Maschinen oder Geräte 

mit einer FI-geschützen Elektroinstallation verbunden sind, ist 

somit relativ groß. Als Hersteller sollte man deshalb seine Maschine 

auf Ableitströme überprüfen. 

Neben den verschiedenen Auslösewerten gilt es auch die verschiedenen 

Charakteristiken der RCD zu beachten. Je nach Typ 

lösen sie nur bei sinusförmigem Fehlerstrom aus. Oder sie sind 

allstromsensitiv und messen auch die anderen Ströme im Frequenzbereich 

von 0 bis mehrere Kilohertz (Tabelle 1). 

Bild 3 zeigt die Auslösekennlinie eines allstromsensitiven Fehlerstromschutzschalters 

Typ B+. Dieser Schutzschalter erfasst Fehlerströme 

bis 20 kHz. Der Auslösewert von 30 mA ist im Bereich 

der Netzfrequenz von 50 Hz gegeben, da dort die Möglichkeit eines 

Fehlerstromes am größten ist. Der zulässige Auslösewert steigt 

mit zunehmender Frequenz an. Damit werden die hochfrequenten 

Ableitströme des FU bereits berücksichtigt. 

Lassen sich die Ableitströme einer Anlage nicht unterhalb die 

Ansprechschwelle des FI-Schutzschalters bringen, gibt es die Möglichkeit, 

diesen durch ein Differenzstrommessgerät (RCM) zu ersetzen. 

Dabei werden der möglichst konstante Ableitstrom der 

Anlage (zum Beispiel 60 mA) und der FI-Auslösewert (30 mA) 

summiert (90 mA) und eingestellt. Das RCM erlaubt den normalen 

Ableitstrom der Anlage, unterbricht aber sofort beim Überschreiten 

der summierten Limits. 

Ableitströme messen 

Es empfiehlt sich, bei jeder neu aufgebauten Maschine den Ableitstrom 

zu messen. Die einfachste Methode ist es, den Strom auf 

Bild 1: RCD unterbrechen den 

Stromkreis und verhindern 

damit Unfälle. 

Bild 2: Typische Ableitströme in einem Motorantrieb mit Frequenzumrichter. 

Bilder: Schurter 


EMV 

Bild 3: Auslösekennlinie 

eines 

allstromsensitiven 

Fehlerstromschutzschalters. 

Bild 4: Erdleiter-Strommessung. 

Bild 5: Ableitströme 

im Frequenzbereich. 

Tabelle 1: Verschiedene Charakteristiken der Fehlerstromschutzschalter. 

dem Erdleiter mit einem Zangenamperemeter zu messen (Bild 4). 

Doch die meisten Zangenamperemeter zeigen nur den 50-Hz- 

Strom an, deshalb bietet sich eine Messung mit einem Ableitstrom- 

Analyse-System an. Bild 5 zeigt, dass die Ableitströme im höheren 

Frequenzbereich (Beispiel 14 mA @ 6 kHz) größer als der 50 Hz 

(6 mA @ 50 Hz) sein können. Anhand eines solchen Messergebnisses 

können die Ursachen der Ableitströme bereits abgeschätzt und 

Abhilfemaßnahmen ergriffen werden. 

Wichtig bei einer Ableitstrommessung ist, dass man den Strom 

während verschiedener Betriebszustände misst. Insbesondere eine 

Änderung der Motordrehzahl kann einen großen Einfluss auf die 

resultierenden Ableitströme haben. So können zum Beispiel die 

Ableitströme massiv größer werden, wenn die FU-Schaltfrequenz 

einem Vielfachen der Eigenresonanzfrequenz des EMV-Filters 

entspricht. Das Filter wird dabei zum Schwingen gebracht und 

kann hohe Ableitströme generieren. 

Ableitströme von Filtern 

In den EMV-Filtern sind Kondensatoren von allen Leitern gegen 

Erde verdrahtet. Über jeden dieser Y-Kondensatoren fließt, entsprechend 

der Kondensatorgröße, Netzspannung und Frequenz 

ein fortwährender Strom. In einem idealen 3-Phasen-Netz mit sinusförmiger 

Spannung ist die Summe all dieser Ströme null. In der 

Praxis entsteht aber, durch die starke Verzerrung der Netzspannung, 

ein andauernder Ableitstrom gegen Erde. Dieser ist auch 

vorhanden, wenn die Maschine nicht läuft, die Spannung also nur 

am Filter anliegt. Die meisten Filterhersteller geben den maximal 

zu erwartenden Ableitstrom an, so dass man gut das geeignete Filter 

auswählen kann. Allerdings ist zu bedenken, dass dies theoretische 

Werte sind, die wegen unsymmetrischer Belastung oder höherer 

Frequenz (mehr als 50 Hz) abweichen können. Deshalb sollte 

man die Ströme gegen Erde mit eingebauten Filtern im Betrieb 

nachmessen. 

Viele FU werden mit bereits integrierten oder sogenannten Unterbau-Filtern 

geliefert. Dies sind meist einfache, preiswerte Filter 

mit kleinen Drosseln und großen Kondensatoren zwischen den 

Polleitern und Erde, welche große Ableitströme verursachen. Die 

Filterwirkung der großen Y-Kondensatoren lässt sich meist nur 

durch größere Induktivitäten ersetzen. So muss zum Beispiel ein 

einstufiges Filter mit großen Y-Kondensatoren durch ein zweistufiges 

Filter mit zwei Drosseln ersetzt werden, welches größer und 

teurer ist. 

Oftmals gibt es zu den beiliegenden Filtern auch gleich eine 

EMV-Konformitätserklärung. Diese gilt jedoch nur für einen idealen 

Aufbau und kurze Motorleitungen. Längere Motorleitungen, 

mit zum Beispiel mehr als 10 m, erfordern eine neue EMV-Messung. 

Lange Motorleitungen erzeugen auch eine größere Kapazität 

gegen Erde, die wiederum größere Ableitströme zur Folge haben. 

Diese zusätzlichen asymmetrischen Ströme können zu einer magnetischen 

Sättigung der Drossel im Filter führen. Dadurch verliert 

das Filter einen großen Teil seiner Wirkung und die Anlage überschreitet 

die zulässigen EMV-Grenzwerte. 

Ableitströme im Filter reduzieren 

Abhilfe schaffen hier kürzere Leitungen oder ein Ausgangsfilter. 

Dieses Filter, auch Sinusfilter genannt, sollte direkt am Ausgang 

des FU eingesetzt werden. Es verringert, durch die Reduzierung 

der Flankensteilheit der Motorspannung, wirkungsvoll die Ableitströme 

oberhalb 1 kHz. Werden mehrere FU in einer Anlage eingesetzt, 

kann es sich lohnen, anstelle eines Filters für jeden FU, ein 

gemeinsames Filter am Netzeingang zu verwenden. Dies spart 

nicht nur Kosten und Platz, sondern verkleinert auch den Ableitstrom. 

Viele Hersteller bieten auch besonders ableitstromarme Filter 

für die FU oder Summenfilter am Netzeingang an. 

Eine besonders einfache und effektive Möglichkeit den Ableitstrom 

zu verringern, ist die Verwendung eines 4-Leiter-Filters mit 

Neutralleiter anstelle der 3-Leiter-Filter. Die meisten Filter mit 

Neutralleiter haben kleinere Ableitströme, da viele Kondensatoren 

zwischen Polleiter und Neutralleiter verbunden werden. Dadurch 

kann der Hauptteil der Ableitströme über den Neutralleiter zurückfließen. 

Da der Neutralleiter gleich wie die Polleiter durch den 

Fehlerstromschutzschalter gemessen wird, löst dieser nicht aus, da 

die Summe der Ströme gleich ist. Ist die Dämpfung eines Filters 

nicht ausreichend, kann dieses mit einer zusätzlichen Netzdrossel 

kombiniert werden. Diese reduziert die Stromwelligkeit und Oberschwingungen 

und sorgt somit für kleinere Ableitströme. (jj) n 

Der Autor: Herbert Blum ist Product Manager bei Schurter in Luzern/Schweiz. 



EMV 

Product Compliance Center von Fujitsu baut 

EMV-Prüfleistungen aus 

Störungsfreier Betrieb durch erweiterte Einstrahlungsprüfung 

Bild: Fujitsu 

Das unabhängige, akkreditierte Product 

Compliance Center von Fujitsu Technology 

Solutions baut sein Leistungsspektrum 

im Bereich EMV-Prüfungen aus. Im Rahmen 

der erweiterten Einstrahlungsprüfung 

Der semi-anechoic Chamber, in dem ein Teil der EMV-Prüfungen stattfindet. 

kann die Störfestigkeit von Elektronikprodukten 

gegenüber Einstrahlungen mit einer 

elektrischen Feldstärke von 20 V/m im 

Frequenzbereich bis maximal 6 GHz gemessen 

werden. 

Hintergrund ist, dass die normativen 

Vorgaben ausgeweitet wurden, um zu verhindern, 

dass Geräte und Anlagen durch 

die kontinuierlich zunehmende hochfrequente 

Einstrahlung in ihrer Funktion beeinträchtigt 

werden können. Dementsprechend 

müssen Geräte nun auch erhöhte 

Anforderungen erfüllen, um das europäische 

CE-Zeichen und das KC-Mark (Korea) 

zu erhalten. 

Bisher war es im Product Compliance 

Center möglich, die Stabilität gegenüber 

Einstrahlungen einer Feldstärke von etwa 

10 V/m und eines Frequenzbereiches von 

bis zu 3 GHz zu prüfen. Für die Erweiterung 

der Einstrahlungsprüfung wurden an 

den Standorten Augsburg und Paderborn 

neue Messplätze eingerichtet. In Kooperation 

mit Rohde & Schwarz wurden diese 

entwickelt und sie sind speziell auf die Anforderungen 

der Testlabors und auf die 

neuesten normativen Vorgaben zugeschnitten. 

Unterbrechungsfreie Messungen 

über den gesamten Messbereich ermöglichen 

die neuen Messplätze. Dadurch sparen 

sie Zeit und somit auch Kosten. Die 

neuen Testanlagen erfüllen unter anderem 

alle Anforderungen der folgenden aktuellen 

EMV-Normen: EN 55024, EN 61000-4- 

3, EN 61326, EN 61000-6-1, EN 61000-6-2, 

EN 50121 sowie die der kommenden CI- 

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EMV 

Bild: Creatix - Fotolia.com 

Aus der Praxis für die Praxis 

EMV-konformes Leiterplatten- und IC-Design in der Entwicklung 

Unter der fachlichen Leitung von Hartwig Reindl, Bereichsleiter EMV bei AVL-Trimerics, veranstaltete Otti am 

28. und 29. November 2012 in Regensburg das Seminar „EMV-konformes Leiterplatten- und IC-Design in der 

Entwicklung“. Es vermittelte einen Überblick über die EMV auf Chip- und Leiterplattenebene sowie deren Analyse 

und Simulation. 

Autor: Siegfried W. Best 

Thomas Steinecke, Principal EMC Design Microcontrollers, 

Infineon Technologies, Neubiberg, startete am ersten Tag 

mit dem Vortrag „EMV auf Chipebene: Störaussendung 

und Störfestigkeit“. Der Mikrocontroller wurde dabei einmal 

als Störquelle betrachtet und in einem zweiten Teil dessen 

Störfestigkeit untersucht. Die On-Chip-Störquellen lassen sich 

nicht vermeiden, jedoch reduzieren. So wächst die Störenergie mit 

der Komplexität der ICs, das heißt mit der Anzahl der Transistoren, 

mit höheren Taktraten und schnelleren Padtreibern. Der IC- 

Hersteller kann durch schaltungstechnische Optimierung die Störenergie 

mindern oder verteilen. Dies geschieht durch skalierbare 

Systemtakt- (Bild 1) und Schaltregler-Taktmodulation sowie fraktionale 

Teiler für Takt/Daten. Angaben über diese Parameter sollte 

der Entwickler im Datenblatt suchen. Maßnahmen zur Verminderung 

treffen die IC-Hersteller zum Beispiel durch On-Chip-Kondensatoren, 

spezielle I/O-Treiber und die Taktmodulation. Kapazitive 

Abblock- und induktive beziehungsweise resistive Filterkomponenten 

stellen Off-Chip-Maßnahmen dar. Weiterhin sind Lei- 

terbahnführungen zur Impedanzanpassung in Form von Microstrip- 

oder Stripline-Designs und die Terminierung schneller 

Signale zielführend. 

Die Störfestigkeit eines ICs muss erhöht werden durch die Unterdrückung 

externer Störer und ein definiertes Verhalten des ICs 

im Störfall. Die korrekte Funktion eines ICs wird gestört durch geringe 

Drift von analogen Signalen, starke Pegeldrift von Digitalsignalen, 

Spannungsversatz im IC (auch Masseversatz/Common Mode) 

und schließlich durch die Zerstörung von Transistoren wegen 

überhöhter Spannung oder Temperatur. Maßnahmen zur Erhöhung 

der Störfestigkeit On-Chip sind beispielsweise Schutzstrukturen, 

Kondensatoren, Eingangsfilter und die Skalierung der Padtreiber. 

Off-Chip-Maßnahmen sind Entstör- und Filterbausteine 

zwischen Geräteeingang und IC und die Verwendung differenzieller 

Signale, wodurch sich jedoch die Pinzahl erhöht. Eine weitere 

Möglichkeit wäre der Einsatz von LWL, diese Lösung ist allerdings 

teuer und benötigt Wandler. Gegenmaßnahmen gegen Störungen 

im System generell sind zum Beispiel die Reduzierung von Pulsen 



EMV 

durch geschaltete Lasten, ein gutes Massekonzept und Entstörmaßnahmen 

in der Nähe des Steckers weit von den ICs entfernt. 

Nicht vermeidbar sind die Einstrahlungen von Funkwellen und die 

ESD beim Ein- und Ausstecken von Kabeln oder Baugruppen. 

Thomas Steinecke ging in einem abschließenden zweiten Teil 

seines Vortrags auf IC-EMV-Messverfahren und die zugehörigen 

Normen ein. Allen diesen Messverfahren liegen internationale 

EMV-Messstandards zugrunde. Diese beziehen sich teils auf den 

IC, sind aber zum Teil auch Systemstandards. Der vor zehn Jahren 

gegründete BISS-Arbeitskreis ist auf alle ICs anwendbar. Er umfasst 

Störemission, HF-Störfestigkeit, Pulsfestigkeit und ESD im 

Bereich 150 Hz bis 3 GHz. 


Anwenderfreundlich und herstellerneutral 

Den Teilnehmern des Seminars wurde von den Referenten anwenderfreundlich 

und völlig herstellerneutral praktisches Wissen vermittelt, 

von dem sie in ihrer täglichen Entwicklerarbeit profi tieren können. 

Der nächste Termin für das Fachforum „EMV-konformes Leiterplatten- 

und IC-Design in der Entwicklung“ ist am 27. und 28. November 

2013 in Regensburg geplant. Das Thema EMV fi ndet man auch in der 

Veranstaltung „GSV-Vertiefung: Getaktete Stromversorgungen“, die 

vom 17. bis 18. April ebenfalls in Regensburg stattfi ndet. 


402ei0213 

Passive Bauteile und EMV 

Die Anwendung passiver Bauelemente zur Verbesserung der EMV 

und die durch Simulation unterstützte EMV-Analyse waren das 

Thema von Felix Müller, EMC Engineering, Continental Automotive 

, Regensburg. Er ging auf das Frequenzverhalten passiver Bauelemente 

sowie die Einflüsse der Leiterplatte ein und zeigte Beispiele 

zur Filterdimensionierung. Die einzelnen Kondensatortypen 

weisen starke Unterschiede bei den Parametern auf, so hat der 

Alu-Elko zwar große C-Werte, ist aber temperaturabhängig, hat 

ein hohes ESL und zeigt große Unterschiede im ESR. Keramikkondensatoren 

(COG) mit hervorragenden HF-Eigenschaften dagegen 

gibt es leider nur mit kleinen C-Werten, dafür haben sie geringe 

Temperaturdrift, eine vernachlässigbare Spannungsabhängigkeit 

der Kapazität und eine hohe Langzeitstabilität. Solche mit 

X7R-Keramik haben auch eine geringe Temperaturdrift und zeigen 

ebenso gute EMV-Eigenschaften. Wird Y5G-Elektrikum verwendet, 

kommen diese Keramikkondensatoren wegen der großen 

Temperaturdrift nicht für den Einsatz im Kfz in Frage. Tantal-Kondensatoren 

schließlich haben den Nachteil der geringen Pulsfestigkeit. 

Was die Platzierung der Entstörkondensatoren auf der Leiterplatte 

angeht, ist zum Beispiel der richtige Anschluss wichtig (siehe 

auch Bild 7). So sollte man zur Minderung leitungsgebundener 

Störungen die Kondensatoren kurz an der aktiven Leiterbahn anbinden, 

niemals über Stichleitungen, da der Kondensator hier keine 

Entstör-Wirkung mehr hat. Was die Spulen angeht, sollte in einem 

DC/DC-Wandler zum Beispiel die Arbeitsspule nicht im Steckerbereich 

platziert werden, da es dort zu hohen Verkopplungen 

mit den Steckerpins kommt. Auch sind kompakte Bauformen einer 

geschirmten Spule vorzuziehen. Kupfer schirmt hier gegen das 

E-Feld, Mu-Metall gegen das magnetische Feld, wobei zu beachten 

ist, dass sich durch die Abschirmung die Induktivität verändert. 

Auch ist zu bedenken, dass Spulen in Sättigung eine geringere 

Dämpfung aufweisen. Felix Müller ging im zweiten Teil seines 

Vortrags auf Simulationstools und Modelle ein und die Abbildung 

der realen Messumgebung in der Simulation. Er empfiehlt die 

EMV-Simulation mit einem Analogsimulator, der zu schnellen Ergebnissen 

führt und sehr früh im Projektablauf einzusetzen ist. 

Die EMV von Schaltnetzteilen betrachtete Edgar Kuhn, EMC 

Engineering, Automotive Quality, Continental Automotive, Re- 

Bild 1 (links): Durch Systemtakt-Modulation (Spreadspektrum-Takt) wird die 

Störemission bis zu mehr als 20 dB reduziert. Hier am Beispiel eines 

32-Bit-µCs TC1793 getaktet mit 270 MHz, mit Festtakt (ohne FM/Spread). 

Bild 1 (rechts): 32-Bit-µCs TC1793 getaktet mit 270 MHz und drei Prozent 

FM/Spread. 

Bild 3: Geschichtete Lagen GND/Hot verringern die Kopplung gegen 

Chassis deutlich, verschlechtern die Wärmeabfuhr aber nur gering 

(etwa 10 bis 15 Prozent). 

Bilder: Infi neon 

Bilder: Continental Automotive 

Bild 2: Die Grafik zeigt die zusammenfassende Beurteilung der von Thomas 

Steinecke besprochenen Maßnahmen. Sowohl auf IC- wie auf Leiterplattenebene 

können durch die gezeigten Einzelmaßnahmen Störemissionen um 

mehr als 20 dB gesenkt werden. 

Bild 4: Die Vorteile 

des Discontinuous 

Modes. 


EMV 

Bild 5: Prinzip des EMV-Designs, es beinhaltet Schaffung verlässlicher 

Module, Schutz empfindlicher Signale durch Filterung sowie Routing und 

Bedeutung des Steckerbereichs, der Störungen von außerhalb abblockt. 

Bild 7: Niederohmige Anbindung des Blockkondensators an die 

Versorgungspins des µC. Die Anbindung zum Versorgungssystem (V CC 

/ 

GND) kann dagegen hochohmig sein, was die Störausbreitung reduziert. 

Bilder: AVL-Trimerics 

Bild 6: Ein Massekonzept ist von verschiedenen Kriterien abhängig. Eine 

sternförmige Anordnung ist eine gute Alternative zum Multilayer und für 

zweilagige Leiterplatten der Favorit. 

Bild 8: Links die 1,5 V-Versorgung unterhalb des BGAs, Versorgungspins 

über jeweils einen Kondensator. Rechts die 1,5 V-Versorgung unterhalb 

des BGAs, Versorgungspins über Fläche optional über Ferrite. 

gensburg. Typische EMV-Probleme sind leitungsgebundene Störungen, 

bedingt durch Schaltfrequenzen und deren Harmonische 

im tieferen Frequenzbereich. Des Weiteren Überkopplungen andere 

Signale auf die Leiterplatte oder im Kabelbaum. Unkontrollierte 

Rückstrompfade zum Beispiel auf das Chassis (sollten vermieden 

werden) erzeugen Common-Mode-Störungen hoher Amplitude. 

Bei Aufwärtsreglern erzeugt ein hohes du/dt E-Feldauskopplungen, 

diese entstehen auch durch thermische Vias bei Schalttransistoren 

(Bild 3). H-Felder entstehen durch Stromänderungen im 

Kommutierungskreis und Arbeitsspulen erzeugen Störfelder am 

Luftspalt sowie bei „offenen“ Spulen. Ein weiteres Problem ist der 

Reverse-Recovery-Effekt, sprich steile Stromtransienten bei Dioden. 

Diese führen zu HF-Störungen und Klingeln mit breitem 

Spektrum wegen der Nichtlinearität der parasitären Sperrschichtkapazität. 

Abhilfe schafft hier der Einsatz von Schottky-Dioden, 

wobei dann Abstriche bei den Leckströmen gemacht werden müssen, 

die ab 100 °C deutlich ansteigen. Ein weiterer Ansatz zur Verbesserung 

der EMV ist der Discontinuous Mode, der mehrere Vorteile 

bietet, wie in Bild 4 gezeigt. Beim Discontinuous Mode muss 

allerdings der verkleinerte Regelbereich beachtet werden und sein 

Nachteil bei stark schwankenden Lasten. Weitere wesentliche 

Tipps sind der Einsatz von NF- und HF-Filtern. 

EMV auf Leiterplattenebene 

Die Einführung über die „EMV auf Leiterplattenebene“ übernahm 

der Moderator Hartwig Reindl, der als Ursache für EMV-Probleme 

„unsauberes Arbeiten“ nannte. EMV-gerechtes Layout beginnt bei 

der Erstellung des Stromlaufplans. Da sollte man „jedes“ Bauteil 

Funktionsgruppen/Modulen zuordnen, auf einen korrekten Massebezug 

achten und die richtige Platzierung (getrennt nach Analog-, 

Power- und Digitalteil und so weiter) der Komponenten (Bild 

5). Dabei sollte der EMV-Spezialist und nicht der PCB-Layouter 

das Massesystem vorgeben. Sinnvoll ist die Bewertung der Abstrahlung 

des Moduls mittels analoger Simulation. 

Bei der Auslegung der Masse kann nach folgenden Konzepten 

unterschieden werden (Bild 6): Vermaschung, flächige Masse und 

sternförmige Masse. Mitentscheidend, welches Konzept zum Einsatz 

kommt, sind die LP-Technologie (Zahl der Lagen), der Strombedarf, 

der Platz und die Schaltungsart (HF-Power, Analog-Eingangsteil, 

hoher Takt, High Speed und so weiter). Ein breitbandiges 

Ausfallverhalten bei der Störfestigkeit lässt sich oft auf ein ungenügendes 

Massesystem zurückführen; ein schmalbandiges 

Ausfallverhalten eher auf einzelne Bauelemente. Gut ist in jedem 

Fall eine durchgehende Masselage, die sich beispielsweise beim 

Multilayer realisieren lässt. 

Beim Einsatz von Blockkondensatoren, ist eine Anordnung nach 

Bild 7 anzustreben. Hierbei liefert der Kondensator den benötigten 

hohen Strom im Zeitbereich, deshalb sollte die Verbindung zum 

µC mit der maximalen Leiterbreite bei minimaler Leiterlänge erfolgen. 

Die Anbindung zum Versorgungssystem (V CC 

/GND) kann 

dagegen hochohmig sein, was die Störausbreitung reduziert. 

BGAs wurde ein eigenes Kapitel des Vortrags gewidmet. Durch 

Zusammenarbeit mit den IC-Herstellern ließ sich ein verbessertes 

Ballout erreichen. Bild 8 zeigt zwei Designs, die eine zusätzliche 

Filterung über Längsferrite oder Längswiderstände zulassen. 

High-Speed-Design und Signalintegrität 

„High-Speed-Design und Signal Integrity (SI)“ war das Thema von 

Wolfgang Röhrner, EMV Simulation, AVL Trimerics, Regensburg. 

Entscheidendes Kriterium beim High-Speed-/Low-Speed-Design 

ist die Signalanstiegszeit, nicht nur die Frequenz. Und wo es eng 

wird, kann mit einer Daumenregel abgeklärt werden: Als kritische 

Anstiegszeit gilt t r 

< 2,5 x t pd 

(t r 

=rise time, t pd 

=propagation delay). 

Bei einer t pd 

von 600 ps und einer Flankensteilheit/Anstiegszeit von 

500 ps liegt die kritische Länge bei 3 cm. Bei 1 ns wird es ab 6 cm 

kritisch und bei 2 ns ab 12 cm. Anstiegs- und Abfallzeit sowie der 

Ausgangswiderstand (Hi/Lo) können bei digitalen I/Os stark unterschiedlich 

sein. Die Eingangskapazität kann 3 bis 15 pF betragen. 

Einfluss haben diese Größen auf die Signalintegrität, hinzu 

kommt noch der starke Einfluss der Leiterplatte. (ah) 

n 

Der Autor: Siegfried W. Best ist freier Redakteur in Regensburg. 



EMV 

Koppel-/Entkoppelnetzwerk 

Für Telekom-Surge-Prüfungen 

Das neue CDN (Koppel-/Entkoppelnetzwerk) 

für Surge-Prüfungen von Teseq mit 

der Bezeichnung CDN HSS-2 ermöglicht 

unkomplizierte Surge-Prüfungen mit 

1,2/50 µs Pulsen an aktiven Telekommunikations- 

und High-Speed-Ethernet-Anschlüssen. 

Das Koppel-/Entkoppelnetzwerk 

eignet sich sehr gut für den Einsatz in 

Prüflabors. 

Um ein Höchstmaß an Reproduzierbarkeit 

und Überspannungsschutz zu geben, 

werden die Spezifikationen gemäß IEC 

61000-4-5 erfüllt beziehungsweise übererfüllt. 

Weitere Entkopplungselemente für 

den Schutz zum Beispiel des Protokollanalysators 

sind nicht erforderlich. An bereits 

vorhandene Surge-Generatoren kann das 

Koppel-/Entkoppelnetzwerk angeschlossen 

werden. Ein sehr flexibler Einsatzbereich 

ergibt sich aus der variablen Kopplungsmöglichkeit 

auf die zu testende Leitungszahl. 

Durch die entsprechende Jumper-Auswahl 

wird pro Paar mit 40 Ω und 

einem Kondensator in Reihe eingekoppelt. 

(Bild: Teseq 

Bestens geeignet ist das Gerät für Prüfungen 

von ISDN und Ethernet 10/100 BaseT 

sowie 1000 BaseT auf UTP (Unshielded 

Twisted Pair). Die maximale Betriebsspannung 

beträgt 100 VDC zwischen den 

Paaren. Der maximale Betriebsstrom ist 

mit 1 A spezifiziert. 

In den Applikationsbereich des CDN 

HSS-2 ist PoE (Power over Ethernet) enthalten. 

Das neue Netzwerk bietet eine maximale 

Surge-Prüfspannung von 2 kV mit 

einem maximalen Surge-Spitzenprüfstrom 

von bis zu 50 A. und einer maximalen 

Restspannung an Zusatzgeräten von nur 

65 V. Das Koppel-/Entkoppelnetzwerk hat 

ein Gewicht von etwa 15 kg. Die Abmessungen 

betragen 200 x 200 x 470 mm 3 

(B x H x T). (ah) n 

infoDIREKT 

Das Koppel-/Entkoppelnetzwerk 

für Surge-Prüfungen 

eignet sich zum Prüfen 

von ungeschirmten, 

symmetrischen Hochgeschwindigkeits-Telekommunikationsleitungen. 

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Bild: psdesign1 - Fotolia.com 



EMV 

Blitzeinschläge detailliert analysieren 

Mehr Verfügbarkeit bei Windenergieanlagen 

Um die Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen (WEA) weiter zu steigern, muss eine Senkung der Kosten für 

den Bau, aber auch für Betrieb und Wartung erfolgen. Für die erforderliche detaillierte Analyse von Blitzeinschlägen 

hat Phoenix Contact das Blitzstrom-Messsystem LM-S entwickelt. 

Autoren: Dipl.-Ing. Arno Kiefer und Dipl.-Wirt.-Ing. Achim Zirkel 

Laut Global Wind Report gab es Ende 2011 weltweit Windenergieanlagen 

mit einer Leistung von mehr als 230 GW – 

und jährlich kommen mehr als 40 GW hinzu. Um die 

Wirtschaftlichkeit der Anlagen zu optimieren, erfolgt die 

Überwachung von immer mehr Betriebszuständen und Belastungsparametern. 

Eine erhebliche Belastung stellen Schäden durch 

Blitzeinschläge dar. Blitzeinschläge verursachen direkte Schäden, 

die man sofort erkennt. Zusätzlich machen sich aber auch weniger 

auffällige Schädigungen erst im weiteren Betrieb der Anlage bemerkbar, 

die dann oft hohe Kosten verursachen. Mit Hilfe eines 

umfassenden Überspannungsschutzkonzepts schützt man elektrische 

und elektronische Komponenten. 

Detailliertes Erfassen von Blitzeinschlägen 

Für die mechanische Struktur der Rotorblätter und des Maschinenstrangs 

gilt dies nur bedingt. Um dort Schäden frühzeitig zu 

erkennen, bedarf es einer intensiven Untersuchung der Anlagenteile. 

Üblicherweise erfolgen hier turnusmäßige Inspektionen. Die 

tatsächliche Belastung der WEA durch Blitzeinschläge wird bei der 

Einsatzplanung jedoch nicht berücksichtigt. 

Mit Hilfe des polarimetrischen Blitzstrom-Messsystems LM-S 

lassen sich Blitzströme erfassen und aus der Ferne auswerten. Die 

Speicherung der ermittelten charakteristischen Kennwerte des 

Stroms erfolgt mit Datum und Uhrzeit des Blitzeinschlags: die Ladung 

und spezifische Energie des Blitzstroms, Blitzstrom-Amplitude 

und die maximale Stromsteilheit. Durch den Einsatz von bis 

zu drei Sensoren pro Auswerteeinheit lässt sich auch das Rotorblatt 

identifizieren, in das der Blitz eingeschlagen ist. Daher wird meist 

jeweils ein Sensor auf der blitzstromführenden Ableitung innerhalb 

eines jeden Rotorblatts montiert. Die Auswerteeinheit instal- 


Blitzstrommessung in Windenergieanlagen 

Ein Lightning-Monitoring-System misst die Anzahl und die Intensität 

der Blitzeinschläge in den Rotorblättern einer Windkraftanlage. Der 

Anwender kann bedarfsgerechte Wartungen durchführen, da die Datenübertragung 

bei Blitzeinschlag online erfolgt. Das Fernwartungssystem 

gibt an, ob und welche Rotorblätter beschädigt sind und wann 

die Wartung sinnvoll ist. Der Fernzugriff spielt eine wichtige Rolle, um 

die detailliert erfassten Blitzdaten optimal auszuwerten. 


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Bild 1: Das Blitzstrom-Messsystem LM-S erfasst und analysiert Blitzeinschläge 

in Windenergieanlagen. 

liert man in der Nabe und verbindet sie über Lichtwellenleiter mit 

den Sensoren (Bild 2). 

Um die detailliert erfassten Blitzdaten optimal auszuwerten, 

spielt der Fernzugriff eine wichtige Rolle. Nur so lässt sich die tatsächliche 

Belastung der Anlage durch Blitzeinschläge bewerten 

und nur so kann der Betreiber erforderliche Wartungsarbeiten 

rechtzeitig einleiten sowie unnötige Inspektionen vermeiden. Die 

Auswerteeinheit besitzt einen Öffner-Kontakt und ist über eine 

Ethernet-Schnittstelle erreichbar. Der Öffner signalisiert durch einen 

Impuls jeden Blitzeinschlag. Dieses Signal lässt sich an einen 

Zähler anschließen oder mit einer Steuerung verbinden, um im 

Falle eines Blitzeinschlags eine Folgeaktion zu initiieren. Über 

Ethernet erfolgt der Abruf der blitzstromtypischen Kennwerte, um 

den Blitzeinschlag zu bewerten. Je nach Charakteristik des Blitzstroms 

wird dann über eine weitere Inspektion, eine sofortige Reparatur 

oder sogar eine Abschaltung der gesamten Anlage entschieden. 

Aber auch die Information, dass kein oder nur ein geringer 

Blitzeinschlag stattgefunden hat, ist von großer Bedeutung, um 

kostenintensive Untersuchungen der Anlage auf Blitzschäden hin 

zu vermeiden. Dies ist ganz besonders für Offshore-Windparks interessant, 

denn gerade dort sind Fehleinsätze und Ausfallzeiten viel 

kostspieliger. 


EMV 

Bilder: Phoenix Contact 

Bild 2: Die drei optischen Sensoren sind über 

Lichtwellenleiter mit der Auswerteeinheit in der 

Nabe verbunden. 

Bild 3: Mit GSM-Modem ist nur eine Spannungsversorgung 

erforderlich, um Messdaten unabhängig 

von der Infrastruktur abzurufen. 

Bild 4: Ein Sensor des Blitzstrom-Messsystems 

auf der Blitzstromableitung in 

der Blattwurzel. 

Autark kommunizieren über GSM 

Die Position der Auswerteeinheit in der rotierenden Nabe erschwert 

das Einbinden in ein Netzwerk. Über die konfigurierbare 

IP-Adresse lässt sich das Messsystem problemlos in die Netzwerkinfrastruktur 

einbinden. Eine Netzwerkverbindung über Schleifringe 

oder eine drahtlose Variante zwischen Nabe und Maschinenhaus 

ist aber nicht immer möglich. Gerade ältere Anlagen benötigen 

hier eine Alternative. Ist ein Mobilfunknetz vorhanden, kann 

die Kommunikation auch unabhängig von der bestehenden Netzwerkstruktur 

erfolgen. Über ein GSM-Modem ist sowohl die Nutzung 

des Relais-Signals – etwa zum Versenden einer SMS – als 

auch der Zugriff auf die Oberfläche des Web-Interfaces möglich. 

So lassen sich aus der Ferne Einstellungen anpassen und die Messdaten 

auswerten. Dafür ist lediglich eine zuverlässige Spannungsversorgung 

erforderlich (Bild 3). 

Suzlon zeigt, wie es geht 

Suzlon, ist laut eigner Aussage der weltweit fünftgrößte Hersteller 

von Windenergieanlagen mit Hauptsitz in Indien. Das Unternehmen 

setzt LM-S bereits ein. In Deutschland befasst sich Suzlon unter 

anderem mit dem Entwickeln von WEA; auch die Konzeption 

der Blitz- und Überspannungsschutzsysteme erfolgt hier. In einer 

Suzlon-Testanlage bei Bitburg in der Eifel wird das Blitzstrom- 

Messsystem LM-S umfassend geprüft. Im Vordergrund stehen dabei 

das detaillierte Erfassen und Messen der Blitze, die in die Rotorblätter 

einschlagen. Die Sensoren sind jeweils in der Blattwurzel 

am Blitzstromableiter angebracht, die Auswerteeinheit befindet 

sich in der Nabe. Der Zugang zur Nabe der 2-MW-Anlage mit 80 

m Turmhöhe und 85 m Rotordurchmesser ist nur über die Dachluke 

des Maschinenhauses möglich. 

Hohe Temperaturen strapazieren Elektronik 

Der Einsatzort in der WEA – speziell in der Nabe – birgt einige 

Herausforderungen. Die durch die Jahreszeiten bedingten Temperaturschwankungen 

von –20 bis +60 °C und besonders die hohen 

Temperaturen strapazieren die Elektronik. Denn durch die Rotation 

der Nabe sind die Lüftungsschlitze und der Kamineffekt zum 

Kühlen nicht wirksam. Auch die ständigen Vibrationen durch die 

schnell drehenden Rotorblätter setzen der Anlage enorm zu. Weil 

man im Servicefall alle Anlagenteile in der Nabe als Kletterhilfe 

nutzt, müssen die Lichtwellenleiter trittsicher sein, was ihr Verlegen 

erschwert. Die Sensoren sind mittig auf der Ableitung angebracht 

– dadurch erhöht sich die Messgenauigkeit (Bild 4). Ein 

Verstellen der Rotorblätter (pitchen) darf die Sensoren jedoch 

nicht verschieben. 

Warum Blitze analysieren? 

Suzlon misst die Blitzeinschläge hauptsächlich, um Rückschlüsse 

aus der Relation zwischen den Blitzparametern und der damit verbundenen 

Zerstörung zu ziehen. Die Zerstörung durch einen 

Blitzeinschlag im Rotorblatt kann äußerst vielfältig sein. Die Struktur 

des Rotorblatts selbst kann Schaden nehmen, aber auch die Lager 

am Übergang von der Blattwurzel zur Nabe, das Getriebe und 

auch die elektrische Anlage können in Mitleidenschaft gezogen 

werden. Mit einer umfassenden Datenbasis über Blitzdaten und 

analysierten Schäden lassen sich alle Service-Einsätze optimieren 

– bis hin zu einer „Predictive Maintenance“ auf der Basis von Ereignissen 

und nicht von Zeitintervallen. Damit vermeidet man unnötige 

Ausfallzeiten. Durch diese Vorteile wird ein umfassendes 

Anlagen-Monitoring immer wichtiger. 

Um die Analyse-Ergebnisse zu kommunizieren, setzt Suzlon in 

Bitburg eine Komplettlösung von Phoenix Contact ein: Stromversorgung, 

Auswerteeinheit, Überspannungsschutz, GSM-Modem 

und Anschlussklemmen sind im Schaltkasten verdrahtet (Bild 5). 

Das spart viel Zeit beim Installieren in der Nabe, da sich der Aufwand 

für Verdrahtung und Anschluss deutlich reduziert. Über das 

GSM-Modem erfolgt – unabhängig von der Kommunikation in 

der WEA – die Übertragung der Daten. (rao) 

n 

Die Autoren: Dipl.-Ing. Arno Kiefer ist Manager für 

Industry Support bei Phoenix Contact in Blomberg. 

Dipl.-Wirt.-Ing. Achim Zirkel ist im Produktmarketing 

für Netz- und Signal-Qualität Trabtech bei Phoenix 

Contact in Blomberg. 



EMV 

Elektrische, magnetische und thermische Analyse 

Spezialsoftware für elektromagnetische Untersuchungen 

Bild: Cedrat 

Mit der Spezialsoftware für elektromagnetische und thermische Untersuchungen können elektrische 

Vorrichtungen modelliert und optimiert werden. 

Flux v11.1 wurde von Cedrat in Zusammenarbeit 

mit dem Labor G2ELab in der Region 

Grenoble in Frankreich entwickelt. Die Software 

ermöglicht eine sehr gründliche elektrische, 

magnetische und thermische Analyse 

nach der Finite-Elemente-Methode. Entwickler 

können Versuche durchführen (wie 

etwa virtuelle Laborversuche), und Ergebnisse 

miteinander vergleichen, die unter 

verschiedenen Bedingungen erzielt wurden. 

So kann auf kostenintensive Prototypen verzichtet 

und zeitsparend gearbeitet werden. 

Die Version Flux v11.1 bietet Verbesserungen 

bei der Datenverarbeitung sowie bei 

PCIM_2013_ANZ_D_210x105 vereinheitlichten und 01.10.12 parametrierbaren 

18:06 Seite 1 

Umgebungen in 2D und 3D. Geometrie und 

Vernetzung sind einfacher zu handhaben 

und sorgen für schnelle, realistische und zuverlässige 

Ergebnisse. Verbesserungen wurden 

außerdem bei der Datenvorverarbeitung 

vorgenommen: So besteht nun die 

Möglichkeit, Daten in 2D abzubilden und in 

3D nachzubearbeiten, aus den vorhandenen 

Datenmengen 2D- und 3D-Kurven zu erstellen 

und Kraftdichten zu exportieren. 

Weiter kann Flux v11.1 an die häufigsten 

Anwendungen individuell angepasst werden. 

Außerdem ermöglicht die neue Version 

schnellere Auflösungen in 3D und den 

Einsatz neuer direkter Linear-Parallellöser 

(MUMPS und Pardiso). Hinzu kommen eine 

bessere und schnellere Konvergenz bei 

anspruchsvollen Fällen, hoch entwickelte 

Simulationstechniken sowie ein erweiterbarer 

Start in 2D und 3D mit einer Zeitschrittanpassung 

für genaue und schnellere transiente 

Berechnungen. 

In aktuellen Projekten wird die Software 

in den Bereichen Elektromobilität oder erneuerbare 

Energien eingesetzt. Sie bietet 

eine vielfältige Kopplung der modellierten 

Vorrichtung nach der Finite-Elemente- 

Methode und die Steuerung mit der Systemdimension. 

Durch dieses zusätzliche 

Feature kann die Anwendung unter Berücksichtigung 

aller Umgebungsbedingungen 

validiert werden. 

Projekte mit dünnen Wänden sind nach 

der Finite-Elemente-Methode ganz besonders 

schwierig zu modellieren. Die Software 

Flux umgeht dieses Problem, indem 

Volumenelemente als Schalenelemente behandelt 

werden. So wird etwa bei Schiffsanwendungen 

eine präzise und zeitsparende 

Modellierung ermöglicht. Mit den neuesten 

Funktionen können nun auch Schalenelemente 

mit Aussparungen simuliert 

werden, wie etwa bei Flugzeugrümpfen, 

wenn diese an einen Stromkreis angeschlossen 

sind. Dies ermöglicht neue Untersuchungen, 

beispielsweise zur Niederfrequenz-EMV. 

(ah) 

n 

infoDIREKT 

649ei0213 

Internationale Messe und Konferenz 

für Leistungselektronik, Intelligente Antriebstechnik, 

Erneuerbare Energie und Energiemanagement 

Nürnberg, 14. – 16.05.2013 

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EMV 

Neue Produkte 

Umfassende Messtechniklösungen 

EMV-Messtechnik 

Neue Messtechniklösungen gibt es von 

Rohde & Schwarz. Mit dem neuen ESRP 

folgt das Precompliance-Modell des sehr 

schnellen EMV-Messempfängers ESR. Außerdem 

stellt das Unternehmen sein erstes 

automatisiertes Testsystem für den neuen 

Standard ETSI EN 300 328 v1.8.1 vor. Und 

es gibt Zuwachs im Portfolio der Breitbandverstärker. 

Der neue Precompliance-Messempfänger 

R&S ESRP von Rohde & Schwarz führt 

Diagnose- und Precompliance-Messungen 

bis 7 GHz dank Time-Domain-Scan bis zu 

200 Mal schneller aus als herkömmliche 

Messempfängerlösungen (beispielsweise 

CISPR Band B mit Quasipeak). Umfangreiche 

Diagnosewerkzeuge wie Spektrumanalyse 

mit und ohne Vorselektionsfilter, 

Spektrogrammdarstellung, ZF-Analyse sowie 

der EMV-Messempfänger-Modus mit 

normgerechten Bandbreiten und Detektoren 

unterstützen die Entwickler. Der ESRP 

lässt sich einfach am übersichtlichen 

Touchscreen bedienen. Anwender sparen 

somit wertvolle Zeit bei entwicklungsbegleitenden 

EMV-Messungen und Vorzertifizierungsmessungen 

an Modulen, Baugruppen, 

Geräten und Systemen gemäß 

CISPR/FCC. So bringen Hersteller ihre 

Produkte schneller zur Serienreife. 

Mit dem Testsystem TS8997 kündigt das 

Unternehmen die erste Testlösung für Zulassungsprüfungen 

nach dem neuen Standard 

ETSI EN 300 328 v1.8.1 für Wireless- 

Geräte im 2,4-GHz-Band an. Die Norm 

wird ab 31. Dezember 2014 für alle in der 

Europäischen Union verkauften Geräte, 

die dieses Frequenzband nutzen, verpflichtend. 

Hierunter fallen WLAN nach 

802.11a/b/g/n, Bluetooth sowie Funkfernsteuerungen. 

Gegenüber dem Vorgängerstandard 

v1.7.1 erfordert die v1.8.1 eine 

Bild 2: Der neue 

Verstärker BBA150 für 

den Mikrowellenbereich 

deckt den 

Frequenzbereich von 

0,8 bis 3,0 GHz ab. 

Bild 1: Der neue 

Precompliance- 

Messempfänger 

ESRP führt 

Diagnose- und 

Precompliance- 

Messungen bis 

7 GHz aus. 

spezielle Leistungsmessung, die bislang 

kommerziell nicht verfügbar ist. Die Messung 

erfolgt zeitsynchron auf vier Kanälen 

und unterstützt damit Geräte mit MIMO 

und Beamforming. Der Messablauf ist vollautomatisiert, 

die Auswertung ist im Testsystem 

implementiert. Insbesondere Gerätehersteller 

und Testhäuser können in 

der Entwicklung und Zertifizierung prüfen, 

ob neue Produkte die Zulassungskriterien 

erfüllen. 

Auch im Bereich Breitbandverstärker erweitert 

der Messtechnikexperte sein Angebot 

für EMV-Anwender. BBA150, der neue 

Verstärker für den Mikrowellenbereich 

deckt den Frequenzbereich von 0,8 bis 

3,0 GHz ab und ist in verschiedenen Leistungsklassen 

zwischen 30 und 200 W verfügbar. 

Die Geräte dieser Verstärkerfamilie 

sind besonders kompakt und sehr leicht. 

Beispielsweise benötigt das 200-W-Modell 

nur vier Höheneinheiten. Zusammen mit 

dem bereits etablierten BBA100 werden somit 

Verstärkerlösungen von 9 kHz bis 

3,0 GHz angeboten für Störfestigkeitstests 

nach verschiedenen EMV-Normen. (ah) n 

infoDIREKT 

666ei0213 

Bilder: Rohde & Schwarz 

Bild: Chomerics Europe/Parker Hannifin 

Geschirmte Fenster sind erforderlich, 

um EMI-Schutz zu ermöglichen 

und die Einhaltung von 

EMV-Vorschriften in verschiedensten 

Produkten zu gewährleisten. 

Sie bieten eine Kombination 

aus Abschirmung, optischer 

Support vom Konzept bis zur Fertigung 

Optische Fenster für EMV/EMI-Schutz 

Übertragung, mechanischer und 

umgebungsbedingter Festigkeit. 

Chomerics’ Fertigung in Grantham 

hat sich seit über zehn Jahren 

etabliert. Das Angebot umfasst 

gegossene und laminierte Fenster, 

die geschirmt oder nicht geschirmt 

erhältlich sind. Die wachsende 

Nachfrage nach Touchscreen-Bedienung 

kann auch erfüllt 

werden. In anspruchsvollen 

Umgebungen, in denen optische 

Fenster zum Einsatz kommen, 

werden resistive anstelle kapazitiver 

Touchscreens bevorzugt. 

Diese lassen sich mit Handschuhen 

bedienen und reagieren weniger 

empfindlich auf Benutzereingaben. 

Eine relativ neue Anforderung 

können die Entwickler von 

Parker jetzt bedienen, indem sie 

bereits in der Frühphase eines 

Projekts eng mit dem Kunden zusammenarbeiten, 

um zum Beispiel 

eine Heizung in das optische 

Fenster zu integrieren. Dabei wird 

eine spezielle Schicht in die Baugruppe 

eingebracht. Dies ist vor 

allem beim Betrieb unter extremen 

Umgebungsbedingungen erforderlich. 

infoDIREKT 

532ei0213 



EMV 

Neue Produkte 

Störgeräuschabsorber 

Unterdrückung von Störgeräuschen ohne Minderung des Wirkungsgrads 

Die neuen Störgeräuschabsorber 

der YNA15-Serie von TDK in der 

Gehäusegröße 1005 (IEC) wurden 

speziell zur Unterdrückung von 

Störgeräuschen entwickelt, die 

von getakteten Stromversorgungen 

verursacht werden können. 

Über eine Nennspannung von 25 

V und eine Kapazität von 0,1 µF 

verfügen die neuen Bauelemente. 

Je nach Typ beträgt der ESR-Wert 

(äquivalenter Serienwiderstand) 

zwischen 50 mΩ und 1,0 Ω. 

Durch den Einsatz dieses Bauelements 

auf der Primärseite von 

getakteten Stromversorgungen 

lassen sich Störgeräusche und 

Spannungsschwingungen um 3,5 

dB (beziehungsweise um etwa 

ein Drittel) dämpfen, ohne dass 

sich hierdurch der Wirkungsgrad 

verringert. Darüber hinaus können 

mit dieser Serie von Störgeräuschabsorbern 

folgende drei 

Bauelemente ersetzt werden: ein 

Widerstand und ein Kondensator 

in der Snubberbeschaltung sowie 

ein Entkopplungskondensator. 

infoDIREKT 

650ei0213 

Bild: TDK 

Bild: Frankonia EMC Test-Systems 

EMI-Messempfänger 

Schlüsselfertige EMV-Laboratorien 

Frankonia EMC Test-Systems 

stellt einen neu entwickelten EMI- 

Messempfänger für den Frequenzbereich 

von 9 kHz bis 6 GHz 

vor und schließt damit die letzte 

Lücke in ihrem Lieferprogramm 

für schlüsselfertige EMV-Laboratorien. 

Das kompakte Gerät (19 

Zoll, 1 HE, 5 kg) ermöglicht aufgrund 

weitestgehend digitaler 

Technik komplette Messdurchläufe 

in nur wenigen Sekunden. 

Der „CORE-6“ verfügt über Peak-, 

Quasi-Peak-, Average-, RMS-, 

RMS-Average- und CISPR-Average-Detektoren 

und entspricht 

zu 100 Prozent den Anforderungen 

nach CISPR 16-1-1. Ein 20 

dB Vorverstärker von 9 kHz bis 6 

GHz sowie ein Pulslimiter für den 

Frequenzbereich 9 kHz bis 30 

MHz sind bereits im Gerät integriert. 

Bedient wird der CORE-6 

mittels einer Steuersoftware, die 

sowohl vollautomatische Prüfabläufe 

als auch einen quasi manuellen 

Betrieb ermöglicht. 

infoDIREKT 

654ei0213 

EMV-Abschirmung auch als SMD 

Dänische Firma fordert die großen, globalen Hersteller heraus 

Im Bereich Serienfertigung von EMV-Abschirmungen 

kann Mekoprint nun auch 

sehr große Serien von geätzten und gestanzten 

Komponenten, unter anderem 

auch für fernöstliche Hersteller, anbieten. 

Mit Komponenten, die für SMD-Bestückung 

vorbereitet sind, wird Mekoprint 

jetzt zu einer ernsten Herausforderung für 

seine globalen Konkurrenten. 

Im weltweiten Fertigungsumfeld unterscheidet 

man oft zwischen westlicher Produktion 

und der Produktion, die in kostengünstigen 

fernöstlichen Ländern ausgeführt 

wird. Obwohl es vielleicht nur kleine 

Beträge sind, welche die Preise zwischen 

westlich und fernöstlich hergestellten Produkten 

unterscheiden, zählt die Marge, 

wenn es sich um sehr große Stückzahlen 

handelt. Hinzu kommt der logistische Gesichtspunkt. 

Obwohl die Komponenten gewinnbringend 

in Dänemark hergestellt 

werden können, wird eventuell der Transport 

ein Problem, wenn die Montage der 

Komponenten in einem fernöstlichen Land 

stattfindet. 

Für die SMD-Bestückung vorbereitete EMV- 

Abschirmungen von Mekoprint aus Støvring, 

Dänemark. 

In seiner Produktion von geätzten und 

gestanzten EMV-Abschirmungen verfügt 

Mekoprint über einen hohen Automatisierungsgrad. 

Damit wird das Unternehmen 

wettbewerbsfähig, obwohl die Produktion 

in Dänemark stattfindet. 

Um den Kunden die Serienproduktion 

und Montage im Fernosten anzubieten, hat 

Mekoprint ein Modell etabliert, das die 

wettbewerbsfähige Produktion von EMV- 

Abschirmungen in Asien – in der Nähe 

von den Produktionsanlagen der Kunden 

– sichert. „Für die Wettbewerbsfähigkeit 

Bild: Mekoprint 

unserer Kunden ist es wichtig, dass die 

EMV-Abschirmungen – außerhalb eines 

wettbewerbsfähigen Preises – auch perfekt 

ausgeführt sind, sowie dass die Installation 

der EMV-Boxen fehlerfrei und mit nur minimalstem 

Verschnitt geschehen kann“, 

sagte Mekoprint-Produktmanager Stefan 

Kowalski. 

Die Massenproduktion ist unabhängig 

von der Produktionstechnologie, was bedeutet, 

dass die EMV-Schirmungen, welche 

aus Dünnblech gefertigt sind, ebenso 

leicht durch Ätzen als auch durch Stanzen 

hergestellt werden können. Es hängt von 

der Komplexität, dem Design und den Materialien 

in jedem einzelnen Fall ab, und 

auch hier ist das hoch spezialisierte Wissen 

das Mekoprint besitzt, ausschlaggebend für 

die Qualität, die Stabilität und Ausbeute 

der Produktion. Wo es für den Kunden relevant 

und technisch möglich ist, wird 

SMD-Bestückung direkt an der Montagelinie 

empfohlen. (jj) 

n 

infoDIREKT 

534ei0213 


Neue Produkte 

Synchrone Abwärtswandler 

Im 2 mm x 1,5 mm kleinen QFN-Gehäuse 

Reichweite bis zu 10 km 

Datenübertragungen im 868-MHz-Frequenzband 

Bild: Endrich 

Neu im Portfolio von Endrich ist 

eine Serie voll integrierter, synchroner 

Abwärtsschaltwandler in 

einem kleinen QFN-Gehäuse mit 

Abmessungen von nur 2 × 1,5 

mm 2 . Die Produkte der MP215x / 

MP216x-Familie eignen sich zur 

Umwandlung von Eingangsspannungen 

im Bereich von 2,5 bis 6 V 

zu Ausgangsspannungen von 0,6 

bis 5,5 V bei einem Laststrom von 

bis zu 1 A/2 A. Sie sind für eine 

Vielzahl von Anwendungen geeignet 

und werden unter anderem in 

Speichersystemen (SSDs / HDDs), 

Netzwerkkarten, tragbaren und 

batteriebetriebenen Geräten, Embedded-Lösungen 

sowie Pointof-Load-Stromversorgungen 

eingesetzt. 

Ein Merkmal dieser Abwärtswandler 

ist die sogenannte 

adaptive Regelmethode COT 

(constant-on-time), die eine komplizierte 

Regelkreiskompensation 

überflüssig macht und so das Design 

vereinfacht. Die von MPS 

selbst entwickelte COT-Regelung 

gewährleistet das beste Transientenverhalten 

branchenweit. 

infoDIREKT 

663ei0213 

Bild: Telit 

Das neue Short-Range-Modul 

LE70-868 von Telit Wireless Solutions 

bietet lizenzfreie drahtlose 

Datenübertragungen im 

868-MHz-Frequenzband mit einer 

Reichweite von bis zu zehn Kilometern. 

Das neue Modul ist für 

drahtlose Punkt-zu-Punkt- oder 

Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen 

konzipiert und ermöglicht Datenübertragungen 

mit einer 

Reichweite von bis zu zehn Kilometern. 

Damit ist es sehr gut für 

den Einsatz bei M2M-Lösungen in 

Wind- und Solaranlagen oder in 

der Landwirtschaft geeignet. Es 

arbeitet mit der lizenzfreien Funkfrequenz 

von 868 MHz und bietet 

eine konfigurierbare Sendeleistung 

von bis zu 500 mW sowie 

eine Empfangsempfindlichkeit 

von -112 dBm. Hohe Ausfallsicherheit 

und eine Reichweite von 

bis zu zehn Kilometern sind damit 

sichergestellt. Unterstützt werden 

Datenraten von bis zu 57,7 kbit/s 

bei einer hohen Übertragungsqualität 

(„Link Budget“) von 139 dB. 

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641ei0213 

Stromversorgung 

AC/DC-Module mit 40 und 50 W Leistung 

Metallschicht-Präzisions-Melf-Widerstände 

Erweiterter Arbeitstemperaturbereich 

Bild: Peak Electronics 

Peak Electronics hat ihre Stromversorgungsserie 

PPM um die 

zwei AC/DC-Wandler PPM50 mit 

50 W Leistung und PPM40 mit 40 

W ergänzt. Die Module zeichnen 

sich durch einen hohen Wirkungsgrad 

von bis zu 84 Prozent 

aus, der abhängig von der Ausgangsspannung 

ist. Bislang umfasste 

die PPM-Serie neben einem 

60 W-Wandler weitere Versionen 

mit einer Leistung zwischen 

2 und 20 W. Je nach Typ liefern 

die PPM-Module eine Ausgangsspannung 

von 5, 9, 12, 15 und 24 

V DC. Der universelle Eingangsbereich 

reicht von 85 bis 264 V AC 

beziehungsweise von 120 bis 370 

V DC. Die AC/DC-Wandlerserie 

weist eine geringe Standby-Verlustleistung 

von 0,5 W und einen 

niedrigen Ripple & Noise auf. Ohne 

externe Beschaltung wird ein 

elektrostatischer Schutz von 6 kV 

/ 8 kV und eine Surge Pulse Group 

Class 4 erreicht. Darüber hinaus 

verfügt der Konverter über einen 

Kurzschlussschutz, einen Überspannungs- 

und Überstromschutz 

und zeigt ein EMV-Verhalten. 

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646ei0213 

Bild: WDI 

Der taiwanesische Hersteller Viking 

Tech (im Vertrieb bei WDI) 

erweitert sein Portfolio für die 

Metallschicht-Präzisions-Melf- 

Widerstände um die Bauform 

0102 Micro-Melf. Die Nennleistung 

der Standardversion beträgt 

1/8 W bei Arbeitsspannungen von 

150 und 300 V Überlast. Eine 

Leistung von 1/5 W bei Arbeits- 

spannungen von 200 und 400 V 

Überlast erreicht die erweiterte 

Version. Für die gesamte CSR- 

Serie gilt der erweiterte Arbeitstemperaturbereich 

von -55 bis 

155 °C. Von 0,1 bis 5 Prozent reichen 

die erhältlichen Toleranzen, 

der Temperatur-Koeffizienten von 

15 bis 100 ppm und der Ohmwertbereich 

erstreckt sich von 

220 mR bis hin zu 2 M. Anwendung 

finden die Widerstände mit 

ihrer hohen Langzeitstabilität unter 

anderem in den Bereichen 

Medizintechnik, Telekommunikation, 

Messtechnik sowie Sensorik, 

und so weiter. 

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652ei0213 

Hohe Wärmeleitfähigkeit 

Keramisch verfüllte, silikonfreie Wärmeleitpaste 

Die keramisch verfüllte, silikonfreie 

Wärmeleitpaste WLPK von 

Fischer Elektronik besteht aus einem 

synthetischen Polymer und 

ermöglicht eine schnelle sowie 

wirkungsvolle Wärmeableitung in 

einem Temperaturbereich von -60 

bis +150 °C. Bei der Auslegung 

funktioneller Entwärmungskonzepte 

ist es äußerst wichtig, Eng- 

pässe entlang des thermischen 

Pfades so früh wie möglich zu 

analysieren und diese wärmetechnisch 

zu optimieren. Besondere 

Aufmerksamkeit gebührt 

hierbei der richtigen Kontaktierung 

des elektronischen Bauteils 

auf der Wärmesenke durch geeignete 

Wärmeleitmaterialien. Mit 

dieser Wärmeleitpaste entspricht 

Bild: Fishcer Elektronik 

Fischer Elektronik den Anforderungen 

des Marktes nach einer 

Wärmeleitpaste mit hoher Wärmeleitfähigkeit 

(l = 10 W/m*K). 

Unter normalen Anwendungsbedingungen 

wird die Paste nicht 

verhärten, austrocknen oder 

schmelzen. Sie unterliegt auch 

keinen besonderen Lagervorschriften. 

Für eine einfache Handhabung 

ist sie standardmäßig in 

Kunststoffspritzen mit 3, 5 und 10 

ml abgefüllt. Weitere Gebindegrößen 

und -arten sind realisierbar. 

infoDIREKT 

647ei0213 



Neue Produkte 

Bild: Namiki 

Getriebemotoren 

Äußerst klein und leicht 

Namiki stellt Getriebemotoren vor, 

die weltweit zu den kleinsten und 

leichtesten gehören. Die drei Modelle 

der SBL015-Serie besitzen 

lediglich einen Durchmesser von 

1,5 mm bei Längen von 9,4; 10,0 

und 10,5 mm. Bei einer Nennspannung 

von 3 VDC arbeiten die 

Motoren. Der Typ SBL015-06XX- 

PG40 weist ein Übersetzungsverhältnis 

von 40:1 (2 Stufen) auf, bei 

einer Spindeldrehzahl ohne Last 

von 3800 rpm und einem Nenndrehmoment 

von 100 mNm. Modell 

SBL015-06XXPG254 hat ein 

Verhältnis von 254:1 (3 Stufen) bei 

600 rpm und 450 mNm und der 

SBL015-06XXPG1609 mit 1609:1 

(4 Stufen), 95 rpm und 2070 

mNm. Zum Einsatz kommen die 

bürstenlosen Motoren in hochentwickelten 

medizinischen Ausrüstungen 

und in Minirobotern. 

infoDIREKT 

653ei0213 

Geringer Einschaltwiderstand 

Vollbrücken-MOSFET-Module im SO-8-Gehäuse 

Bluetooth-Smart-Module 

Übertragung serieller Daten 

Die neuen Bluetooth-Smart-Module 

OLS425 und OLS426 von 

Connect Blue (Vertrieb: SE Spezial-Electronic) 

erreichen Datenraten 

bis 56 kbit/s und lassen sich 

sehr einfach konfigurieren. 

Grundsätzlich ist für die Übertragung 

serieller Daten mit Hilfe herkömmlicher 

Bluetooth-Technologie 

das Profil SPP (Serial Port 

ser neuen Technologie können 

auch Bluetooth-Smart-Geräte Daten 

seriell übertragen. OLS425 

und OLS426 sind die ersten Module 

mit diesem Service. Das bereits 

verfügbare Bluetooth 4.0 

SMARTready-Dual-Mode-Modul 

OBS421 kann mit einer neuen 

Firmware entsprechend aufgerüstet 

werden. Sehr leicht und 

Bild: ConnectBlue/SE Spezial-Electronic 

Die Vierfach-Enhanced-Mode- 

Komplementär-MOSFET-Module 

AP9930GM-HF-3 von Apec (Vertrieb: 

HY-Line Power Components) 

können auf einfache Weise 

als Vollbrücke betrieben werden, 

um Anwendungen wie Servo- und 

Gleichstrommotoren zu versorgen. 

Die Bausteine im SO-8-SMD- 

Gehäuse sind einfach anzusteuern 

und haben einen niedrigen 

Einschaltwiderstand. In beiden 

Zweigen beträgt die Drain-Source-Spannung 

U DS 

30 V, der zulässige 

Spitzenstrom 20 A. Der Einschaltwiderstand 

R DS(ON) 

liegt bei 

Bild: HY-Line Power Components 

33 mΩ im N-Kanal und 55 mΩ im 

P-Kanal; der Dauer-Betriebsstrom 

I D 

bei 5,5 A im N-Kanal und 4,1 A 

im P-Kanal. Im Betrieb darf die 

Temperatur des Chips zwischen 

-55 und 150 °C liegen. 

infoDIREKT 

662ei0213 

Profil) vorgesehen. Die Anforderungen 

dieses Profils können jedoch 

von dem auf geringen Energieverbrauch 

ausgelegten Bluetooth-Smart-Standard 

(Bluetooth 

Low Energy) nicht erfüllt werden. 

Aktuelle Bluetooth-Smart-Hardware 

verfügt daher üblicherweise 

nicht über SPP und die mit diesem 

Profil verbundene Fähigkeit 

zur seriellen Datenkommunikation. 

Diese Lücke schließt jetzt der 

„Low-Energy-Serial-Port-Service“ 

von Connect Blue. Mit diezwar 

mithilfe von AT-Kommandos 

können die neuen Bluetooth-Adapter 

konfiguriert werden. Aufwändige 

Script-Sprachen oder 

eine Embedded-Programmierung 

sind nicht erforderlich. Beide Produkte 

unterstützen Datenraten 

bis 56 kbit/s und überbrücken 

Freifeld-Entfernungen von bis zu 

200 m. Die Einsatztemperatur 

darf in einem Temperaturbereich 

von -40 bis +85 °C liegen. 

infoDIREKT 

661ei0213 

Router und Terminals 

– Made in Germany – 

GSM/GPRS/EDGE/UMTS/HSPA+/LTE 

Die MC Technologies 

Terminals und Festnetzrouter 

sind für den industriellen Einsatz 

konzipiert. Je nach Anforderung 

kann zwischen Mobilfunkroutern 

mit hoher und mittlerer Bandbreite 

bzw. LAN-Routern gewählt werden. 

26.-28.02.2013 


Wireless Modules 

Verbindungstechnik 

Kabelkonfektion 

www.mc-technologies.net 

MC Technologies GmbH, Kabelkamp 2, 30179 Hannover, Tel. 05 11 - 67 69 99 - 0, info@mc-technologies.net 

Mess- u. Prüftechnik 

Jetzt mit 

Online-Shop

Neue Produkte 

Embedded-Prozessormodul 

Unterschiedliche Performance und Ausstattung 

Snap-in-Montage 

IEC-Steckerfilter mit 2-poligem Netzschalter 

Bild: MSC 

MSC kündigt ein weiteres Mitglied 

seiner Nano-RISC-Familie 

von Embedded-Prozessormodulen 

an. Das Nano-RISC-Modul 

AM335X basiert auf dem ARM- 

Prozessor AM335x von Texas Instruments, 

der als Familie von 

Cortex-A8-CPUs zwischen 300 

und 800 MHz aufwartet. Über bis 

zu 512 MByte DDR3 DRAM, bis zu 

512 MByte SLC NAND Flash verfügt 

das Modul, optional bis zu 64 

GByte eMMC Flash. Durch den 

Micro-SD-Sockel können Flash- 

Memorykarten weiteren nichtflüchtigen 

Speicher hinzufügen. 

Das Embedded-Prozessormodul 

entspricht der Nano-RISC-Spezifikation 

und bietet Schnittstellen 

wie Ethernet, USB, CAN, UART, 

SPI, I 2 C und I 2 S Audio. 

infoDIREKT 

644ei0213 

Bild: Schaffner 

Die IEC-Steckerfilter FN 9264S 

erweitern die Produktpalette von 

Schaffner um eine Snap-in Variante. 

Für Blechstärken von 1 bis 

2,5 mm eignet sich die Standardausführung. 

Mit ihrem genormten 

IEC-C14-Netzgeräteste- 

cker verbinden die Module die 

Funktion der EMV-Filter mit einem 

2-poligen Netzschalter in einem 

kompakten, rundum abgeschirmten 

Stahlgehäuse, bei schneller 

und sicherer Montage. Faston- 

Stecker vereinfachen den Kabelanschluss 

im Gerät. Durch die 

optimierte Flächenanbindung an 

die Gerätewand ist auch in sehr 

engen Bauräumen eine Entstörung 

gegenüber Baugruppen oder 

Kabeln im Inneren des Gerätes 

sichergestellt. 

infoDIREKT 

648ei0213 

Flacher 1-HE-19-Zoll-Industrierechner 

Mit PCI Express-Steckplatz 

Embedded Workbench 

Anwendungsentwicklung mit AVR 8-Bit-MCUs 

Bild: DSM Computer 

Eine hohe Performance auf kleinem 

Raum bietet das 1 HE flache 

19-Zoll-System 96I1303-MB- 

QM67 von DSM Computer. Der 

Industrierechner ist, wie alle neuen 

Modelle der Infinity-Familie, in 

einem funktionalen, hellgrauen 

Industriegehäuse mit schwarz- 

grauer Klappe an der Front untergebracht. 

Zusätzlich ist ein von 

vorne wechselbarer Luftfilter als 

Staubschutz montiert. Vorgesehen 

ist der Rechner für den Einbau 

in 19-Zoll-Schränke, er ist 

jedoch auch als Stand-Alone-Gerät 

erhältlich. Die Bautiefe seines 

stabilen Gehäuses beträgt nur 

303 mm, die Bauhöhe liegt bei 44 

mm. Bedienelemente, wie Netzschalter 

und 2 x USB, Laufwerke 

und Luftfilter befinden sich geschützt 

hinter einer Metalltüre. 

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664ei0213 

Bild: IAR Systems 

IAR Systems stellt die Version 

6.20 seiner Entwicklungstools für 

die AVR-8-Bit-Mikrocontroller von 

Atmel vor. Diese aktuelle Version 

der IAR Embedded Workbench für 

AVR bietet einen nutzerfreundlichen 

Texteditor und Source- 

Browser, neue Debugger-Funktio- 

nalitäten und Unterstützung für 

zusätzliche Prozessoren. Der 

Texteditor erleichtert die Codierung 

mit zeitsparenden Funktionen 

wie Autovervollständigen, 

Parameter-Hinweise, Code-Folding, 

Blockauswahl, Blockeinrücken, 

Klammerzuordnung, Zooming 

und Wort/Paragraphen-Navigation. 

Einfache Projektnavigation 

wird durch den verbesserten 

Source Browser erreicht. Er erlaubt 

es direkt zu einer ausgewählten 

Meldung zu navigieren. 

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665ei0213 

Neue Eclipse-basierte GUI 

Dynamische Softwaretests mit Tessy V3.0 

Linear- und Schaltregler 

Geringe Ruhestromaufnahme 

Bild: Hitex Development Tools 

Hitex stellt die Version 3 des 

Werkzeugs Tessy zum Unit- und 

Integrationstest von eingebetteter 

Software vor. Die vollständig neu 

gestaltete Benutzerschnittstelle 

basiert nun auf Eclipse. In der 

Testdaten-Perspektive gibt es einen 

tabellarischen Editor für die 

Testdaten. Dadurch können die 

Testdaten mehrerer Testfälle nebeneinander 

angezeigt werden. 

Der Anwender kann sich Zusatzinformationen 

in anderen Views 

parallel auf dem Bildschirm anzeigen 

lassen. Ein weiteres Highlight 

ist die fortgeschrittene grafische 

Anzeige von Testdaten und 

Ergebnissen. Zu den Funktionserweiterungen 

zählt die Verwaltung 

von Anforderungen womit nun die 

Nachverfolgbarkeit von Anforderungen 

zu Testfällen möglich ist. 

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669ei0213 

Bild: Rohm Semiconductor 

Die Linear- und Schaltregler von 

Rohm Semiconductor basieren 

auf einer innovativen Technologie 

mit geringer Ruhestromaufnahme. 

Das neue Power Management 

nutzt ein proprietäres 

Schaltkreisdesign, das den 

Stromverbrauch im Stand-by- 

Modus, der sich als kritisch erwiesen 

hat, deutlich reduziert. 

Dazu wurden kompakte, hoch 

präzise Regler mit geringem Ruhestrom 

in zwei verschiedenen 

Versionen entwickelt. Die BD7xx- 

Lx-Serie in einem HTSOP-J8-Gehäuse 

sind Linearregler mit geringer 

Ruhestromaufnahme, maximal 

45 V Eingangsspannung, 

einer Ausgangsspannungsgenauigkeit 

von ±2 %, 200 oder 

500 mA Ausgangsstrom sowie 

6,5 μA (typ.) Stromaufnahme. 

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670ei0213 



Bild: LVDESIGN/fotolia.com 

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Literatur 

Fachbuch: EMV 2. Auflage 

Die wichtigsten Grundmaßnahmen 

Der Name des Herausgebers bürgt für 

Qualität, Anton Kohling behandelt in dem 

Fachbuch mit dem Untertitel „Umsetzung 

der technischen und gesetzlichen Anforderungen 

an Anlagen und Gebäude sowie 

CE-Kennzeichnung von Geräten“ in seiner 

zweiten Auflage die wichtigsten EMV- 

Grundmaßnahmen wie Erdung, Potenzialausgleich, 

Filterung, Schirmung und Verkabelung. 

Mit der EMV-Planung wird eine 

Methodik zur Sicherstellung der elektromagnetischen 

Verträglichkeit vorgestellt. 

Des Weiteren werden EMV-Maßnahmen 

in Gebäuden und Anlagen aufge zeigt. 

Neueste Gesetzgebung und Nor mung 

zur CE-Kennzeichnung bilden den Übergang 

zu den An forderungen an die Geräte. 

Anwendungsbeispiele aus der täglichen 

Arbeit und Erfahrungsberichte runden das 

gelungene Buch ab. 

Man spürt die langjährige Erfahrung des 

Herausgebers auf diesem Gebiet, der alle 

Themen ohne Ballast dem Leser näherbringt. 

Angesprochen werden Hersteller von 

Gebäuden und Anlagen, von elektrotechnischen 

Systemen und Geräten, Ingenieure 

und Techniker aus Planung, Projektierung 

2. vollständig 

überarbeitete 

EMV-Auflage. 

und Montage sowie Entwickler, Konstrukteure 

und Studierende. 

Von Anton Kohling, VDE-Verlag, 2. 

vollständig überarbeitete Auflage 2012, 543 

Seiten, zahlreiche Abbildungen, ISBN 978- 

3-8007-3094-0, 109.-€ 

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401ei0213 

Bild: VDE-Verlag 

Neuer Business-Katalog von Conrad 

Über 350.000 Produkte und Informationen 

Emtron erweitert Linecard mit Cincon 

Katalog zeigt LED-Stromversorgungen 

Geschäftskunden, 

Spezialisten 

und 

technikinteressierte 

Endverbraucher 

finden im 

neuen Businesskatalog 2013 

Band 1 von Conrad maßgeschneiderte 

Produktlösungen aus den 

Bereichen Messtechnik, Bauelemente, 

Automation, Werkstatt und 

Kabel in großer Auswahl, für jeden 

Bedarf. Zusammen mit Band 

2 2012/13 stehen über 350.000 

Artikel für den professionellen 

Bild: Conrad 

Einsatz zur Verfügung. Neu ist das 

Hersteller-Teilenummernverzeichnis 

zum Download. Neben 

der großen Produktvielfalt gibt es 

auf den „News & Wissen“-Seiten 

Hintergrundinfos, aktuelle Marktneuheiten 

und Technologiereports, 

unter anderem zu folgenden 

Themen: Vernetzt in die Zukunft, 

professionelles Arbeiten 

mit dem Bodenprüflaser von 

Bosch und Energiesparen per 

Smartphone mit der intelligenten 

Heizungssteuerung MAX. 

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690ei0213 

Bild: Emtron 

Emtron und Cincon Electronics, 

ein global tätiger Anbieter von 

Schaltnetzteilen und DC/DC- 

Wandlern für die Kommunikationsindustrie 

sowie für Industrie-, 

Medizin- und Consumermärkte, 

vereinbarten auf der Electronica 

eine Zusammenarbeit in allen Belangen 

der LED-Stromversorgung. 

In seinem neuen Katalog für 2013 

hat Cincon sein komplettes Angebot 

an LED-Stromversorgungen 

und digitalen Lichtsteuergeräten 

nach DALI-Standard auf 29 Seiten 

zusammengefasst. Das Angebot 

umfasst unter anderem ein- und 

mehrkanalige AC/DC-LED-Stromversorgungen 

im Leistungsbereich 

von 25 bis 150 Watt, DC/ 

DC-Treiber für dimmbare LED- 

Beleuchtungen sowie digitale 

LED-Controller nach dem DALI- 

Standard. Der Katalog kann bei 

Emtron angefordert werden. 

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682ei0213 

Neuer OKW-Gesamtkatalog 

Komplettes Programm auf 220 Seiten 

Broschüre für Optokoppler und Fotorelais 

Optische Isolierung schnell und einfach 

Bild: OKW 

Das inhaltliche Erscheinungsbild 

des neuen OKW-Gesamtkatalogs 

wurde komplett neu gestaltet. 

Dabei ist die Produktauswahl in 

den Fokus gerückt. Auf 220 Seiten 

wird das komplette Programm 

an Kunststoffgehäusen und Drehknöpfen 

sowie die Möglichkeiten 

der Individualisierung dokumentiert. 

Bei der Suche nach passenden 

Gehäusen und Drehknöpfen 

helfen entsprechende Einsatzgebiete: 

Mobil/Hand, Wand, Einbau/ 

DIN, Pult, Tisch/Instrument, Universal, 

Zubehör und Drehknöpfe/ 

Schieberegler. Die Produktvorstellung 

enthält Angaben zur 

Funktion, Platinenmaße und Empfehlungen 

zu Anwendungen. 

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681ei0213 

Toshiba Electronics 

Europe 

(TEE) stellt eine 

neue Broschüre 

für 

seine Optokoppler 

und 

Fotorelais vor, 

die als Leitfaden für Entwickler 

dient, die mithilfe von Optokopplern 

eine galvanische Trennung in 

ihren Anwendungen integrieren 

wollen. Die kostenlose Broschüre 

hilft beim schnellen Auffinden, 

Vergleichen und Auswählen rich- 

Bild: Toshiba 

tiger Optokoppler für verschiedenste 

Anwendungsgebiete wie 

Automatisierung, Systeme für erneuerbare 

Energien und viele 

mehr. Auf über 80 Seiten werden 

Produktdaten, Blockschaltbilder, 

Anwendungsbeispiele und Details 

zur Leiterplattenmontage dargeboten. 

Eine Auswahlhilfe, Details 

über Gehäuse und Isolationseigenschaften 

und ein Verweis zu 

Wettbewerbsprodukten vereinfachen 

die Produktsuche 

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680ei0213 



Gewinnspiele 

Die Mikrocontroller-Baureihe Kinetis L von 

Freescale Semiconductor basiert auf einem 

ARM Cortex-M0+ Kern und gehört zu den 

weltweit energieeffizientesten MCUs. 

Die Anfang 2012 angekündigten 32-Bit-Bauelektronik 

industrie-Leser gewinnen immer 

Gewinnen Sie eine von zehn Freedom Entwicklungsplattformen 

FRDM-KL25Z zur Verfügung gestellt von Freescale Semiconductor! 

Einsendeschluss: 

30. April 2013 

steine sind die ersten, 

die in die neue Freescale 

Freedom Entwicklungsplattform 

einfließen – 

ein kompaktes, Strom 

sparendes und kosteneffizientes 

Evaluationsund 

Entwicklungssystem, 

das sich hervorragend 

für die rasche 

Prototypenentwicklung 

und die Demonstration 

von Applikationen 

eignet. 

Die im Gewinnspiel ausgelobte 

Freescale Freedom 

Hardware im Industrie-Standardformat 

ermöglicht einen unkomplizierten Zugriff auf die 

I/O-Pins der MCU. Darüber hinaus kann sie optional 

mit den verschiedensten Erweiterungsplatinen 

von Drittherstellern aufgerüstet werden. 

Über die serielle Schnittstelle, entsprechend 

dem offenen Open SDA-Standard, die gleichzeitig 

als Debug-Interface dient, lassen sich 

Flash-Massenspeicher auf einfache Weise im 

Device Mode programmieren, und ein virtueller 

serieller Port sowie klassische Programmierund 

Run-Control-Funktionen runden das Angebot 

ab. 

Nutzen Sie Ihre Gewinnchance und schreiben 

Sie unter dem Stichwort „Freescale Gewinnspiel“ 

eine Mail mit Namen, Firma und idealerweise 

eine mögliche Applikationsbeschreibung 

an die E-Mail-Adresse: 

info@elektronik-industrie.de 

Viel Glück wünscht die Redaktion! 

Die Gewinner der Gewinnspiele werden jeweils 

in einer der nächsten Ausgaben veröffentlicht. 

Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. 

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Verzeichnisse/Impressum 

Inserenten 

ADL Embedded Solutions, Siegen 39 

Beta LAYOUT, Aarbergen 69 

Conrad Electronic, Hirschau 11, 13 

CONTRINEX, Nettetal 65 

dataTec, Reutlingen 55 

demmel, A-Wien 31 

Digi-Key, USA-Thief River Falls 

 

TS, 2. US 

Elmos Semiconductor, Dortmund 17 

EMCC DR. RASEK, Ebermannstadt 69 

ETAS, Stuttgart 

4. US 

Fischer Elektronik, Lüdenscheid 3 

FORTEC Elektronik, Landsberg 11 

GlobTek, USA-Northvale 51 

GLYN, Idstein 27 

HAMEG, Mainhausen 8, 10 

Hilscher, Hattersheim 29, 30 

Ineltek, Heidenheim 33 

Kolter, Erftstadt 16 

MathWorks, USA-Natick 7 

Maxim Integrated, Martinsried- 

Planegg23 

MC Technologies, Hannover 77 

meister-boxx, Landsberg 3. US 

Mesago PCIM, Stuttgart 73 

MSC Vertriebs, Stutensee 5 

National Instruments, München 61 

PEAK-System Technik, Darmstadt 43 

RECOM Electronic, Neu-Isenburg 19 

Renesas Electronics, Düsseldorf TS 

Rigol, Puchheim 15 

Rohde & Schwarz, München 53 

RS Components, 

Mörfelden-Walldorf9 

Setron, Braunschweig 37 

Teledyne LeCroy, Heidelberg 50,51 

Toellner Electronic, Herdecke 59 

TQ-Systems, Seefeld 41 

TRINAMIC Motion Control, Hamburg8 

Unternehmen 

ACAL BFi Germany 32 

Acute Technology 51 

Adlink Technology 47, 60 

Agilent Technologies 54, 60 

AMD 8 

Analog Devices 36 

Anritsu 54 

Apec 77 

Arrow Electronics 15 

Atlantik Elektronik 12 

Autronic-Melchers 14 

AVL-Trimerics 66 

Avnet 11 

AWR 15, 56 

Cedrat 73 

Chomerics 74 

Comp-Mall 39 

Connect Blue 77 

Conrad 80 

Continental Automotive 66 

Cree 14 

Datatec 60 

Distrelec 8 

DSM Computer 78 

EKF 43 

Embedded Brains 10 

Emerson 44 

Emtro 80 

Endrich 76 

Epcos 34 

F&S Elektronik Systeme 47 

Fischer Elektronik 76 

Fluke 60 

Frankonia EMC Test-Systems 75 

Freescale Semiconductor 81 

Frost & Sullivan 9 

Fujitsu Technology Solutions 65 

G2ELab 73 

Gleichmann Electronics 46 

Goepel Electronic 48 

Hacker Datentechnik 51 

Hilscher 46 

Hitex 78 

HMS 8 

HY-Line Power Components 77 

IAR Systems 78 

Infineon Technologies 12, 66 

Instrument Systems 14 

IPC2U 47 

Ixxat 8 

JTAG Technologies 55 

Kalray 13 

Karlsruher Institut für Technologie16 

Kontron 40 

Kurz Industrie-Elektronik 46 

Maxim 31 

Meilhaus 52 

Mekoprint 75 

MEN Mikro Elektronik 39 

Microchip 31, 81 

MPS 76 

MSC 46, 78 

M-Tronic 46 

Namiki 77 

National Instruments 56, 60 

OKW 80 

Otti 66 

Panasonic Electric Works Europe 8 

Peak Electronics 76 

Phoenix Contact 71 

Plessey Semiconductors 12 

Renesas 20 

Rohde & Schwarz 59, 74 

Rohm Semiconductor 78 

Rutronik 11 

Schaffner 78 

Schurter 62 

Sequid 52 

SE Spezial-Electronic 77 

Silica 11 

Silicon Laboratories 26 

Swissbit 18 

Syslogic 47 

TDK 34, 75 

TU München 17 

Tektronix 52, 60 

Telit Wireless Solutions 76 

Teseq 69 

Texas Instruments 24 

Toshiba Electronics Europe 80 

VDE-Verlag 80 

Viking Tech 76 

WDI 76 

Wibu-Systems 44 

Wind River 44 

Zuken 15 

Impressum 

REDAKTION 

Chefredakteur: 

Dipl.-Ing. Hans Jaschinski, (jj) (v.i.S.d.P.), 

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Druck: pva GmbH, Landau 

ISSN-Nummer: 0174-5522 

Jahrgang/Jahr: 44. Jahrgang 2013 

Erscheinungsweise: 11 Ausgaben jährlich 

Bezugsbedingungen/Bezugspreise 2013 (unverbindliche 

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Ausland € 188,00. Einzelheft € 19,00, zzgl. Versandkosten. 

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