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D 19067 · Juli 2011 · Einzelpreis 19,00 € · www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

07/2011<br />

Das Entwickler-Magazin von all-electronics<br />

Analog-ICs/Mixed Signal-ICs<br />

Komparator: Einfaches Bauteil bei<br />

dem es einiges zu beachten gibt,<br />

damit es klappt Seite 22<br />

Quarze/Oszillatoren<br />

Gute Rausch- und Jitter-Werte<br />

ermöglichen MEMS-Oszillatoren<br />

auch Funkanwendungen Seite 50<br />

Was ist PXImc<br />

Standard für die Kommunikation<br />

zwischen zwei Systemen mithilfe<br />

von PCI oder PCI Express Seite 58<br />

Flexible Motorsteuerungen mit FPGAs<br />

Hohe Flexibilität und Performance mit effi zientem Design-Ablauf Seite 18<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011 3<br />

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aktiv - passiv - messen - löten<br />

Titelseite.indd 3 01.07.2011 11:29:31


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U2.indd 2 30.06.2011 13:37:12


Editorial<br />

Nur für<br />

Feinschmecker<br />

Ist Strom sparen<br />

angesagt<br />

Siegfried W. Best,<br />

Chefredakteur <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong><br />

„Der Stromausfall fällt aus“ titelte die Süddeutsche Zeitung in ihrer Pfingstausgabe<br />

und kommt zu dem Schluss, dass sämtliche Kernkraftwerke sogar bis<br />

2017 vom Netz gehen könnten, ohne dass die Versorgung darunter leidet. Begründung<br />

ist, dass sich die Stromkonzerne bereits seit 10 Jahren auf den Atomausstieg<br />

eingestellt haben und genügend neue Kraftwerke gebaut werden.<br />

Nicht berücksichtigt wurde bei der Betrachtung die Tatsache, dass man alleine<br />

durch den Ersatz der Steckernetzteile beziehungsweise der Reduzierung des<br />

Stand-by-Stromes auf Null ein Atomkraftwerk<br />

einsparen kann. In Beiträgen<br />

in der vor ihnen liegenden Zeitschrift<br />

habe ich schon vor Jahren belegt,<br />

dass bei durchschnittlich fünf<br />

Steckernetzteilen in jedem der heute<br />

40 Mio. Haushalte mit 3 W im Standby<br />

(und das ist gering angesetzt) die<br />

Summe von 0,6 GW eingespart werden<br />

könnte. Und in einem weiteren<br />

Beitrag in <strong>Ausgabe</strong> 3-2004 haben wir<br />

eine pfiffige Idee der Hochschule Regensburg<br />

vorgestellt, ein Ökonetzteil<br />

mit Null Watt Stand-by. Bei dieser<br />

simplen Lösung wird die gleichgerichtete<br />

Spannung der Sekundärseite eines normalen Steckernetzteils einem Komparator<br />

zugeführt, der bei Unterschreiten einer Mindestspannung einen Triac-<br />

Optokoppler schaltet, der die Primärseite nur dann durchschaltet, wenn eine<br />

Last angeschlossen ist. Diese zum Patent angemeldete Lösung wird bis heute<br />

von keinem Netzteilhersteller eingesetzt . Hat die Stromerzeuger-Lobby dieses<br />

und ähnliche Patente kassiert<br />

Apropo Komparator, ein Beitrag in diesem Heft befasst sich mit diesem einfachen<br />

Bauteil, bei dem aber doch einiges zu beachten ist.<br />

Und wenn wir gerade bei Bauelementen im Zusammenhang mit Stromeinsparung<br />

sind: Es ist doch beachtlich, welche Anstrengung die IC-Hersteller<br />

machen, um effiziente Lösungen zu bieten. So ist im neuesten System-Powermanagement-IC<br />

(PMICs) von Dialog Semiconductor das Herzstück, das für<br />

die Effizienz zuständig ist, ein Cortex-Prozessor von ARM.<br />

Wir bleiben dran am Thema.<br />

400 W Labor-Netzgeräte<br />

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03_Editorial.indd 3 30.06.2011 11:52:29


Inhalt<br />

Juli 2011<br />

Coverstory<br />

22<br />

Komparatoren<br />

Zwischen zwei Spannungen<br />

bestimmen sie, welche die<br />

größere ist. Beim Einsatz sind<br />

zahlreiche Spezifikationen zu<br />

beachten, auf die näher eingegangen<br />

wird.<br />

18<br />

Flexible Motor-Steuerungen<br />

Der Einsatz von Elektromotoren mit variablen Geschwindigkeiten<br />

ist wünschenswert, um die Energieeffizienz zu<br />

verbessern. Allerdings erfordern diese Motoren komplexere<br />

Regelungs-Algorithmen, für deren Implementierung<br />

FPGAs einige Vorteile bieten.<br />

50<br />

MEMS-basierende<br />

Oszillatoren<br />

Nachdem MEMS-Oszillatoren<br />

sich in puncto Phasenrauschen<br />

und Jitter stark<br />

verbessert haben gibt es<br />

erneut die Diskussion<br />

Quarz versus MEMs.<br />

Märkte + Technologien<br />

06 Jubelstimmung auf der PCIM<br />

Leistungs<strong>elektronik</strong> im Aufschwung<br />

dank der Themen Energieeffizienz,<br />

Elektromobilität und Smart Grids<br />

11 Polo 40G-Chip für 40 Gb/s<br />

Coherent-Netzwerke<br />

Cloud Computing erfordert Bandbreite<br />

12 Phoenix Testlab<br />

Testlabor für Lithium-Ionen-Batterien<br />

eröffnet<br />

14 News und Meldungen<br />

16 Sensor+Test 2011<br />

Zufriedenheit auf breiter Front<br />

Coverstory<br />

18 Flexible Motor-Steuerungen<br />

mit FPGAs<br />

Hohe Flexibilität und Performance mit<br />

effizientem Design-Ablauf<br />

Analog-ICs/Mixed-Signal-ICs<br />

22 Der Komparator<br />

Einfaches Bauteil – trotzdem viel zu<br />

beachten<br />

27 Highlight<br />

Intel<br />

28 Smartcard-Batterielaufzeit von<br />

über 8 Jahren<br />

16-Bit-Mikrocontroller mit integriertem<br />

EPD-Treiber<br />

33 Highlight<br />

Duracell<br />

34 Wechselstromschalter<br />

Steuerung per Opto-Triac<br />

37 Welligkeitsmessung an Netzteilen<br />

Hochfrequente Impulsspitzen<br />

eliminieren<br />

38 ESR-Anforderungen für stabile<br />

Spannungsregler<br />

Auf einfache Weise ermittelt<br />

42 Energiewende und was nun<br />

Kleine Stand-by-Netzteile bieten<br />

enorme Sparpotenziale<br />

46 Zwei starke Typen<br />

Wie man sich am besten für eine<br />

lineare oder eine getaktete AC-<br />

Leistungsquelle entscheidet<br />

48 Neue Produkte<br />

Leserservice infoDIREKT:<br />

Zusätzliche Informationen zu einem Thema erhalten<br />

Sie über die infoDIREKT-Kennziffer. So funktioniert’s:<br />

• www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de aufrufen<br />

• Im Suchfeld Kennziffer eingeben, suchen<br />

Stromversorgungen<br />

30 Für modernes Power-Management<br />

Regler-ICs mit integrierten FETs für<br />

Ströme bis 10 A<br />

Quarze/Oszillatoren<br />

50 Mit MEMS präzise im Takt<br />

MEMS-basierende Oszillatoren<br />

53 Neue Produkte<br />

4 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

04_Inhalt.indd 4 30.06.2011 11:57:24


58<br />

Inhalt<br />

Juli 2011<br />

Was ist PXImc<br />

Der PXImc-Standard (PXI Multi<br />

Computing) legt die Hard- und<br />

Softwareanforderungen fest,<br />

aufgrund derer zwei oder mehr<br />

intelligente Systeme miteinander<br />

verbunden werden können.<br />

64<br />

Drachenstich der Moderne<br />

16 m lang und das Innenleben eines Automobils, das ist der ferngesteuerte Drache<br />

Tradinno, dessen Elektronik wir auf der Seite High Tech Toy zeigen.<br />

Embedded<br />

56 Wenn Low Power gefragt ist<br />

CompactPCI Zentraleinheit ist sparsam<br />

Messtechnik<br />

58 Was ist PXImc<br />

Herstellerübergreifend mehrere intelligente<br />

Systeme verbinden<br />

61 Neue Produkte<br />

Rubriken<br />

03 Editorial<br />

Ist Strom sparen angesagt<br />

62 Gewinnspiele<br />

64 High Tech Toys<br />

Drachenstich der Moderne<br />

66 Impressum<br />

66 Verzeichnisse<br />

online<br />

all-electronics.de<br />

Perfekt kombiniert: Ergänzend zum gedruckten<br />

Heft finden Sie alle Informationen sowie viele<br />

weitere Fachartikel, News und Produkte auf<br />

unserem Online-Portal.<br />

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04_Inhalt.indd 5 30.06.2011 11:57:30


Märkte + Technologien<br />

Jubelstimmung auf der PCIM<br />

Leistungs<strong>elektronik</strong> im Aufschwung dank der Themen Energieeffizienz,<br />

Elektromobilität und Smart Grids<br />

Die Leistungs<strong>elektronik</strong> boomt – das verdeutlichte eine brummende PCIM Europe, die im Vergleich zum starken<br />

vergangenen Jahr nochmals zulegen konnte: sowohl was Ausstellerzahl und Ausstellungsfläche als auch die Zahl<br />

der Fachbesucher sowie der Konferenzteilnehmer betraf. Hauptgrund: Die Aussteller glänzten mit etlichen neuen<br />

Technologien und Produkten. <br />

Autorin: Stefanie Eckardt<br />

Bild: Semikron<br />

Bild: Mitsubishi Electric<br />

Bild: Fairchild Semiconductor<br />

Bild: International Rectifier<br />

Mit Semikrons SKiN-Technologie lässt sich<br />

komplett auf Bonddrähte verzichten.<br />

Im Vergleich zu Vorgängerversionen sorgen die<br />

neuen IPM von Mitsubishi für eine niedrigere<br />

Verlustleistung bei gleichen Gehäusemaßen.<br />

Der auf der Shielded-Gate-MOSFET-Technologie<br />

basierende FDMS86500L von Fairchild punktet<br />

mit niedrigen Schaltverlusten.<br />

Auf 13.300 Quadratmeter (2010<br />

waren es 11.300 Quadratmeter)<br />

präsentierten sich in Halle 12 stolze<br />

298 Austeller den 6653 Fachbesuchern.<br />

Das sind fünf Prozent mehr als im<br />

vergangenen Jahr, wo die Mesago PCIM<br />

6319 Fachbesucher und 254 Aussteller verzeichnen<br />

konnte. Auch die Konferenz legte<br />

von 619 um 177 auf 736 Teilnehmer zu. Die<br />

Aussteller selbst waren mehr als zufrieden:<br />

„Es war die stärkste PCIM Europe der letzten<br />

Jahre“, kommentierte Bernd Haberzettl,<br />

Manager PR & Communication von Glyn<br />

in Idstein. Grund für den Ansturm sind zu<br />

einem guten Teil auch neue Technologien<br />

und Produkte, beispielsweise Semikrons<br />

moderne Verbindungstechnologie oder Siliziumkarbid-basierte<br />

(SiC) Bausteine von<br />

Semisouth oder Cree.<br />

Good bye Bonddrähte<br />

Semikron hat eine Verbindungstechnologie<br />

für Leistungshalbleiter vorgestellt, die<br />

bonddraht-, lot- und wärmeleitpastenfrei<br />

ist. Die moderne SKiN-Technologie ersetzt<br />

Bonddrähte durch eine flexible Folie sowie<br />

Lötverbindungen und Wärmeleitpaste<br />

durch Sinterverbindungen. So lässt sich eine<br />

Verdoppelung der Stromdichte mit 3 A/<br />

cm 2 erzielen – im Vergleich zur Standard-<br />

Verbindungstechnik mit Bonddrähten, bei<br />

denen die Stromdichte 1,5 A/cm 2 beträgt.<br />

Das Volumen eines Umrichters wird dadurch<br />

um 35 % reduziert. Einsatzbereiche:<br />

Umrichter in Fahrzeugen und Windkraftanlagen.<br />

So lässt sich zum Beispiel ein<br />

3-MW-Windumrichter in einem Schaltschrank<br />

unterbringen. Vorteil der SKiN-<br />

Technologie: Die gesinterte Folie bindet<br />

den Chip vollflächig an – im Gegensatz zu<br />

Bonddrähten, die nur an den Kontaktstellen<br />

verbunden werden. Aufgrund der hohen<br />

Lastwechselfähigkeit ermöglicht die<br />

Mit IR‘s Wide-Lead-Gehäuse lässt sich der Leitungswiderstand<br />

reduzieren und der Strom erhöhen.<br />

Verbindungstechnologie höhere Betriebstemperaturen,<br />

die sich bei Materialien, wie<br />

SiC und Galliumnitrid (GaN) ohne Kompromisse<br />

optimal nutzen lassen.<br />

Nachdem Mitsubishi Electric zur PCIM<br />

2010 die vierte Generation der Super-Mini-DIPIPM<br />

vorstellen konnte, warteten die<br />

Japaner dieses Jahr mit der 5. Generation<br />

für dreiphasige DC/AC-Umwandlung auf.<br />

Einsatzfelder: Anwendungen im unteren<br />

Leistungsbereich, wie Haushaltsgeräte und<br />

kleinere Industrieantriebe. Die Module<br />

sind für Nennströme von 5 bis 15 A bei einer<br />

Nennspannung von 600 V ausgelegt<br />

und setzen auf Mitsubishis moderne Full-<br />

Gate-CSTBTTM-Technologie, die für weniger<br />

Verluste sorgt. Auf Grund der Pin-<br />

Kompatibilität und identischen Gehäusemaßen<br />

von 38 mal 24 mm kann diese Serie<br />

die frühere Super Mini-DIPIPM-Familie<br />

der 4. Generation problemlos ersetzen.<br />

Weitere Vorteile: Die IPM verfügen über<br />

integrierte Bootstrap-Dioden sowie einen<br />

Open Emitter-Aufbau auf der N-Seite. Darüber<br />

hinaus sind Funktionen zum Schutz<br />

vor Kurzschlüssen (SC), Unterschreiten<br />

der Versorgungsspannung und Übertemperatur<br />

implementiert; für den Fehlerfall<br />

ist die <strong>Ausgabe</strong> eines entsprechenden Fehlersignals<br />

vorgesehen.<br />

Leistungshalbleiter im Fokus<br />

Mit neuen Entwicklungen konnten auch<br />

Leistungshalbleiterhersteller, wie International<br />

Rectifier, Fairchild, Toshiba, Rohm,<br />

Semisouth oder Cree aufwarten. IR hat einen<br />

MOSFET für Automotive-Applikationen<br />

mitgebracht, dessen Besonderheit im<br />

modernen Wide-Lead-Gehäuse liegt. Damit<br />

lässt sich nicht nur der Leitungswiderstand<br />

im Vergleich zu herkömmlichen TO-<br />

262-Gehäusen um 50 % reduzieren. Resultat:<br />

Weniger Leitungsverluste und eine<br />

niedrigere Erwärmung in den Zuleitungen.<br />

Der Entwickler profitiert zudem von einem<br />

30 % höheren Strom. Die Kalifornier haben<br />

6 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

06_PCIM Nachbericht (eck).indd 6 30.06.2011 12:01:27


Das komplette Stromversorgungsprogramm<br />

Programmierbare Labornetzgeräte<br />

Serie PS 8000 T und PSI 8000 T<br />

• Leistungen 320W bis 1500W<br />

• Spannungen 16V bis 360V DC<br />

• Ströme 5A bis 60A<br />

• μ-Prozessor gesteuert<br />

• Tischversion im Tower-Gehäuse<br />

• Alle Werte im grafischen Display<br />

• Flexible Ausgangsstufe<br />

• Speicherbare Gerätekonfiguration<br />

• Integrierte Sequenz-Funktion<br />

• Innenwiderstandsregelung<br />

• Schnittstellen: Analog / CAN /<br />

IEEE / Ethernet / RS232 / USB /<br />

Profibus / Bedienersoftware<br />

Programmierbare Labornetzgeräte<br />

Serie PS 8000 DT und PSI 8000 DT<br />

• Leistungen 320W bis 1500W<br />

• Spannungen 16V bis 360V DC<br />

• Ströme 5A bis 60A<br />

• μ-Prozessor gesteuert<br />

• Tischversion im Design-Gehäuse<br />

• Alle Werte im grafischen Display<br />

• Flexible Ausgangsstufe<br />

• Speicherbare Gerätekonfiguration<br />

• Integrierte Sequenz-Funktion<br />

• Innenwiderstandsregelung<br />

• Schnittstellen:<br />

Analog / CAN / IEEE / Ethernet<br />

RS232 / USB / Bedienersoftware<br />

Programmierbare Labornetzgeräte<br />

Serie PS 8000 und PSI 8000<br />

• Leistungen 640W bis 150kW<br />

• Spannungen 0...32V bis 1500V DC<br />

• Ströme 0...10A bis 5100A<br />

• μ-Prozessor gesteuert<br />

• Tischversion und 19“-Einschub<br />

• Alle Werte im grafischen Display<br />

• Flexible Ausgangsstufe<br />

• Speicherbare Gerätekonfiguration<br />

• Integrierte Sequenz-Funktion<br />

• Innenwiderstandsregelung optional<br />

• Schnittstellen: Analog / CAN /<br />

IEEE / Ethernet / RS232 / USB /<br />

Profibus / Bedienersoftware<br />

Programmierbare Einbaunetzgeräte<br />

Serie PSI 800 R<br />

• Leistungen 320W bis 1500W<br />

• Spannungen 16V bis 360V DC<br />

• Ströme 5A bis 60A<br />

• μ-Prozessor gesteuert<br />

• Einbaugehäuse<br />

• Alle Werte im grafischen Display<br />

• Flexible Ausgangsstufe<br />

• Speicherbare Gerätekonfiguration<br />

• Analogschnittstelle<br />

• Fernfühlung<br />

• Schnittstellen: Analog / CAN /<br />

Ethernet / RS232 / USB / Profibus /<br />

Bedienersoftware<br />

Programmier- und Parametrierbare<br />

digitale und analoge Schnittstellen<br />

• Schnittstellen:<br />

Analog galvanisch getrennt / CAN /<br />

IEEE / Ethernet / RS232 / USB<br />

• Steckkarten leicht nachrüstbar<br />

• Plug and Play<br />

• Leichte Konfiguration am Gerät<br />

• Galvanische Trennung bis 2000V<br />

• Umfangreiche Bedienersoftware<br />

• Umfangreiche LabView VI´s<br />

• Vernetzung von Geräten PSI 9000<br />

• Für automatische Prüfsysteme<br />

• Für viele EA-Serien geeignet<br />

19“ Einschubnetzteile<br />

für Baugruppenträger DIN 41494<br />

• Leistungen 58W bis 240W<br />

• Spannungen 3,3V, 5V, 12-15V, 24V<br />

• Ströme 2,5A bis 30A<br />

• Weiteingang 90-264V AC / 90-360V DC<br />

• Hoher Wirkungsgrad bis 92%<br />

• Aktive PFC (Leistungsfaktorkorrektur)<br />

• Einzel-, Doppel- & Dreifachausgang<br />

• Alle Ausgänge einzeln geregelt<br />

• Fernfühleingang, Extern Ein / Aus<br />

• Überspannungsschutz (OVP)<br />

• Übertemperaturschutz (OTP)<br />

• Power sharing für Parallelschaltung<br />

• 48V Systeme auf Anfrage verfügbar<br />

Programmierbare<br />

Elektronische DC-Lasten<br />

• Leistungen 400W bis 100kW<br />

• Spannungen 80V bis 750V DC<br />

• Ströme 50A bis 600A<br />

• μ-Prozessor gesteuert<br />

• Betriebsmodi CC+CV+CP+CR<br />

• Alle Werte gleichzeitig im Display<br />

• Für automatische Prüfsysteme<br />

• Luft- oder wassergekühlt<br />

• Dynamische Testfunktionen<br />

• Batterietestfunktion<br />

• Schnittstellen: Analog / CAN /<br />

IEEE / Ethernet / RS232 / USB /<br />

Profibus / Bedienersoftware<br />

Programmierbare Batterieladegeräte<br />

für alle aufladbaren Batterien<br />

• Leistungen 160W bis 150kW<br />

• Spannungen 0...2V bis 1500V DC<br />

• Ströme 0...5A bis 5100A<br />

• μ-Prozessor gesteuert<br />

• Einbauversion und 19“-Einschub<br />

• Alle Werte im grafischen Display<br />

• Programmierbar für alle Lithium-Batterien<br />

• Programmierbar für alle Blei-Batterien<br />

• Für NiMh und NiCd Batterien<br />

• Temperaturkompensation<br />

• Schnittstellen:<br />

Analog / CAN / Ethernet / RS232<br />

USB / Profibus / Bedienersoftware<br />

Batterieladegeräte<br />

für alle aufladbaren Blei-Batterien<br />

• Leistungen 160W bis 3000W<br />

• Spannungen 12V bis 720V DC<br />

• Ströme 5A bis 120A<br />

• μ-Prozessor gesteuert<br />

• Einbauversion und 19“-Einschub<br />

• Programmierbar für alle Blei-Batterien<br />

• Temperaturkompensation<br />

• Parallelbereitschaftsbetrieb als Netzgerät<br />

• 4-Stufen Ladekennlinie<br />

• Tiefentladeerkennung<br />

• Verpolungsschutz<br />

• LED´s für Zustandsanzeige<br />

• Analogschnittstelle<br />

EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG Helmholtzstr. 31- 33 D-41747 Viersen Tel: +49 (0) 21 62 / 37 85 -0 Fax: +49 (0) 21 62 / 1 62 30<br />

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06_PCIM Nachbericht (eck).indd 7 30.06.2011 12:01:31


Märkte + Technologien<br />

Bild: Cree<br />

Bild: Rohm Semiconductor Bild: SemiSouth<br />

SiC-basierte Leistungs-MOSFETs für niedrige<br />

Amperezahlen: die Z-FET-1200-V-Serie.<br />

Für PFC-Schaltungen in Schaltnetzteilen und netzbetriebenen<br />

Schaltungen vorgesehen: die Presto-MOS-Baureihe.<br />

Schneller JFET mit niedrigem On-Widerstand<br />

von 45 mOhm: der SJDP120R045.<br />

die Bausteine für allgemeine THT-Anwendungen im Schwerlast-/<br />

Hochleistungsbereich entwickelt, die einen niedrigen Einschaltwiderstand<br />

(R DS(on)<br />

) benötigen. Einsatzbereiche: elektrische Servolenkungen<br />

oder Batterieschalter zum Einsatz in Kraftfahrzeugen mit<br />

Verbrennungsmotor sowie in Mikro- und Vollhybrid-Autos.<br />

Fairchild stellte einen 60-V-Power-Trench-MOSFET vor, mit<br />

dem sich nach Herstelleraussagen kleine Stromversorgungen, eine<br />

hohe Leistungsdichte und große Design-Effizienz realisieren lassen.<br />

Der N-Kanal-Power-Trench-MOSFET FDMS86500L wurde<br />

für DC-DC-Stromversorgungen, Motorsteuerungen, Hot-Swapund<br />

Lastschaltanwendungen, aber auch für sekundärseitige synchrone<br />

Gleichrichter von Servern konzipiert. Die in einem 5 mal 6<br />

mm großen Power-56-Gehäuse untergebrachte Komponente erzielt<br />

einen On-Widerstand von 2,5 mΩ bei V GS<br />

= 10 V und I D<br />

=25<br />

Wir sind sehr zufrieden mit der<br />

Anzahl und Qualität der Kontakte.<br />

Bereits am Dienstag war der<br />

Andrang sehr stark und fl aute auch bis<br />

Messeende nicht ab:<br />

Adalbert Ströhle , Director Sales Europa, Marketing<br />

and Communication bei der Vacuumschmelze in<br />

Hanau.<br />

A, was in niedrigen Leitungsverlusten resultiert. Darüber hinaus<br />

zeichnet sich der auf der Shielded-Gate-MOSFET-Technologie basierende<br />

FDMS86500L durch sehr niedrige Schaltverluste (Q GD<br />

14,6 nC typisch) aus. Weiterer Vorteil: hoher Gütefaktor, moderne<br />

Body-Dioden-Technologie für eine sanfte Abschaltcharakteristik<br />

sowie ein robustes MSL1-Gehäuse-Design.<br />

DTMOS-III heißt die 600-V-Superjunction-MOSFET-Serie von<br />

Toshiba, die die Japaner nach Nürnberg mitbrachten. Der Hersteller<br />

schreibt es sich auf die Fahne, ein verbessertes Zusammenspiel<br />

von Wirkungsgrad und EMV-Verhalten bei seinen Komponenten<br />

erzielt zu haben durch eine ideale Kombination aus p/n-Säulen<br />

und ebener MOS-Struktur. Dadurch ließ sich das C GD<br />

/C DS<br />

-Verhältnis<br />

verbessern, was wiederum in einem besseren Schaltverhalten<br />

resultiert. Zudem punkten die Bauelemente mit niedrigem On-<br />

Widerstand und daraus folgend weniger Schaltverluste. Im Vergleich<br />

zu der ersten Generation dieser MOSFETs ist der R DS(on)<br />

nunmehr 22 Prozent niedriger. Endergebnis: Effiziente Stromversorgungen<br />

mit niedrigem Rauschen.<br />

Rohm Semiconductor hat seine für PFC-Schaltungen in Schaltnetzteilen<br />

und netzbetriebenen Schaltungen vorgesehene MOS-<br />

FET-Familie Presto-MOS ausgebaut. Die Bauelemente sind in diversen<br />

Gehäusekonfigurationen für SMD- (CPT/D-PAK, LPT/<br />

D2-PAK) und THT-Montage (z. B. TO3-PF) verfügbar. Vorteile:<br />

kurze Sperrverzögerungszeiten (t rr<br />

), hohe Schaltgeschwindigkeit,<br />

hoher Wirkungsgrad und niedrige Verluste. Einsatzbereiche: integrierte<br />

Wechselrichter, Beleuchtungen, Motortreiber, Solar-Batterien,<br />

Power-Conditioner oder HF-Brückenschaltungen. Gestützt<br />

auf eine ionenbasierte Produktionstechnologie und moderne<br />

Hochspannungs-Prozesse, erzielt die Serie einen kleinen R DS(on)<br />

,<br />

einen niedrigen Q G<br />

-Wert und eine hohe Schaltgeschwindigkeit,<br />

was die Wechselrichter-Effizienz verbessert und den externen Bauteileaufwand<br />

reduziert. Durch die integrierte Body-Diode mit<br />

niedrigem t rr<br />

-Wert ist eine externe Fast-Recovery-Diode überflüssig,<br />

so dass nur wenig Leiterplattenfläche benötigt wird.<br />

Siliziumkarbid einsetzen<br />

Die Zeichen stehen pro SiC – aber JFET oder Mosfet Semisouth<br />

setzt auf Ersteres und hatte mit dem SJDP120R045 einen<br />

schnellen JFET (Normally-On) im Gepäck, der mit einem niedrigen<br />

On-Widerstand von 45 mΩ bei 1200 V punktet. Der Baustein<br />

ist für Applikationen, wie PV-Wechselrichter, Schaltnetzteile, Induktionserwärmung,<br />

USVs, Windkraftanwendungen oder Motorsteuerungen<br />

gedacht. Der R DS(on)<br />

wird durch eine relativ kleine<br />

Chipfläche möglich, die durch minimale Gatespannung und Eigenkapazität<br />

effizienten HF-Betrieb ermöglicht. Neben dem positiven<br />

Temperaturbeiwert, durch den sich parallel schalten lässt,<br />

kann der JFET bis zu seiner Höchstbetriebstemperatur von 175 °C<br />

reststromfrei und schnell schalten. Der Hersteller stellt die Komponente<br />

auch ohne Gehäuse für die modulare Integration zur Verfügung.<br />

Produktfamilie und Semisouth‘ SiC-Dioden überzeugten<br />

auch Modulhersteller Vincotech – Partnerschaft inklusive.<br />

Auf einen Blick<br />

Energieeffizienz, Umweltbewusstsein<br />

und Qualität<br />

Fukushima hat Deutschland aufgerüttelt. Für die Energiewende spielt<br />

die Leistungs<strong>elektronik</strong> keine untergeordnete Rolle. Die PCIM zeigte<br />

es deutlich, dass erneuerbare Energien, allen voran Windkraft und<br />

Photovoltaik, sich zu den wichtigsten Einsatzbereichen für Leistungsbausteine<br />

gemausert haben. Entscheidend dabei: Leistungshalbleiter,<br />

Passive und Co. sollen in der Endapplikation für die höchstmögliche<br />

Energieeffi zienz sorgen. Dabei spielt die Materialfrage der Bausteine<br />

eine wichtige Rolle. Mit Siliziumkarbid und Galliumnitrid stehen zwei<br />

Halbleitermaterialien in den Startlöchern, die hierbei ein Wörtchen<br />

mitzureden haben.<br />

infoDIREKT www.all-electronics.de<br />

150ei0711<br />

8 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

06_PCIM Nachbericht (eck).indd 8 30.06.2011 12:01:34


Märkte + Technologien<br />

Bild: Toshiba<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

22 Prozent niedriger ist der On-Widerstand der DTMOS-III-<br />

MOSFETs, verglichen mit Toshibas ersten Generation.<br />

Cree macht sich für die MOSFET-Variante stark. Nachdem der<br />

Hersteller mit dem CMF20120D Anfang des Jahres bereits einen<br />

SiC-basierten Leistungs-MOSFET in den Markt eingeführt hat,<br />

stellte der Hersteller nun die Z-FET-1200-V-SiC-Familie für niedrige<br />

Amperezahlen vor. Sie soll für erhebliche Energieersparnis bei<br />

Solar, Stromversorgungs- und Antriebs-Applikationen im Bereich<br />

von 3 bis 10 kW sorgen. Der Baustein ist bei seiner Betriebstemperatur<br />

von 100 °C für 12 A und Sperrspannungen von 1200 V spezifiziert.<br />

Bei 25 °C weist er einen R DS(on)<br />

von 160 mΩ auf.<br />

Im Vergleich zu Silizium-Schaltbausteinen mit ähnlichen Daten<br />

bleibt der R DS(on)<br />

der Komponente über den gesamten Betriebstemperaturbereich<br />

hinweg unter 200 mΩ, was zu um bis zu 50 % niedrigeren<br />

Schaltverlusten führt. Auch der Systemwirkungsgrad fällt<br />

erheblich höher aus und sorgt für weniger Wärme. Zusammen mit<br />

dem geringen Leckstrom von


Märkte + Technologien<br />

Bild: AVX Bild: Magnetec Bild: VAC<br />

Links: AVX knackte mit<br />

TCJ-Tantalkondensatoren<br />

die 100-V-Grenze<br />

bei der Nennspannung.<br />

Mitte: Sorgen für eine<br />

Reduzierung von<br />

Motorlagerströmen: Die<br />

Ringbandkerne Cool<br />

Blue von Magnetec.<br />

Rechts: Verbessern die<br />

Entstöreigenschaften<br />

von SKDs: Ringbandkerne<br />

aus nanokristallinem<br />

Vitroperm von der VAC.<br />

ren Produkte. Einsatzbereiche: Stromversorgungen für Notebooks,<br />

Telekommunikationsgeräte oder LED-Fernseher. Besonderheit:<br />

das Passieren der Grenze von 100 V. Der Hersteller konnte diesen<br />

Baustein entwickeln, weil er nicht nur seine Verfahren zur Optimierung<br />

der Kondensatorleistung, sondern auch die Zusammenarbeit<br />

mit den Polymerzulieferern verbessern konnte. Vorteil: Leitfähige<br />

Polymere verfügen über einen niedrigen ESR und hohe<br />

Flammpunkte. Darüber hinaus kann aufgrund der Spannungsfestigkeit<br />

von Polymerkondensatoren eine geringere Lastminderung<br />

von 20 % angesetzt werden. Bis jetzt wurde die Betriebsspannung<br />

von Tantal-Polymerkondensatoren jedoch durch die maximal realisierbare<br />

Durchschlagspannung begrenzt. „Die neuen Entwicklungen<br />

von AVX im Bereich der Polymertechnik sind genau auf<br />

das Problem der begrenzten Betriebsspannung ausgerichtet“, betont<br />

Martin Bárta, FAE Technical Marketing der Tantalum Devision<br />

bei AVX in Lanškroun. „Wir gehen davon aus, dass wir zukünftig<br />

Produkte mit noch höheren Nennspannungen realisieren können.“<br />

Entwicklungsmuster sind ab Juli 2011 erhältlich.<br />

Auf dem Stand der Vacuumschmelze ließen sich stromkompensierte<br />

Entstördrosseln besichtigen, die mit Ringbandkernen aus<br />

Infokasten<br />

Junge Ingenieure braucht das Land!<br />

Aus zahlreichen eingegangenen Einreichungen vergab die Jury, bestehend<br />

aus den Konferenz-Direktoren, diesmal für folgende Beiträge<br />

den Young Engineer Award:<br />

■ Johannes Kolb , Karlsruher Institut für Technologie (KIT): „A novel<br />

control scheme for low frequency operation of the Modular Multilevel<br />

Converter”<br />

■ Anna Mayer , Universität der Bundeswehr München : „Control concept<br />

of the Modular High Frequency – Converter for vehicle applications”<br />

■ Hitoshi Uemura , Mitsubishi Electric Corporation, „Optimized Design<br />

Against Cosmic Ray Failure for HVIGBT Modules“<br />

Der Best Paper Award 2011 ging an Sebastian Liebig von Liebherr-<br />

Elektronik . Er setzte sich mit seiner Arbeit „Concept and prototyping<br />

of an active mains fi lter for aerospace application“ gegenüber 200<br />

Mitbewerbern durch.<br />

dem nanokristallinen Magnetwerkstoff Vitroperm aufgebaut sind.<br />

Das Kernmaterial vereint in einer Legierung Permeabilitätswerte<br />

in einem Bereich von etwa 5000 bis über 150.000 sowie eine Sättigungsinduktion<br />

von 1,2 T. Resultat: Die Materialeigenschaften sorgen<br />

für ein um den Faktor 3 reduziertes Bauvolumen. Trotz hoher<br />

Induktivitätswerte der Drosseln lassen sich die Windungszahlen<br />

niedrig und der Kupferquerschnitt groß halten, was die Wicklungsverluste<br />

minimiert und den Systemwirkungsgrad erhöht.<br />

Nanokristalline Funkentstördrosseln überzeugen mit einem<br />

breitbandigen Dämpfungsverhalten, das im niederfrequenten Bereich<br />

durch die hohe Materialpermeabilität und im höherfrequenten<br />

Bereich durch die niedrige Wicklungskapazität beschrieben<br />

wird. Dadurch lässt sich der Aufwand an kapazitiven Entstörmaßnahmen<br />

reduzieren oder sogar durch eine Filterstufenreduzierung<br />

die Zahl der passiven Bauteile verringern. Die nanokristalline<br />

stromkompensierte Funkentstördrossel-Familie UL1446 ist nach<br />

der EN50178 ausgelegt und eignet sich für Netzbetrieb als auch für<br />

hohe DC-Spannungen von über 1000 V. Applikationsfeld: EMV-<br />

Filter auf der Netzseite von Solarwechselrichtern oder panelseitig<br />

am Wechselrichtereingang.<br />

Auch der Langenselbolder Hersteller Magnetec setzt auf nanokristalline<br />

Werkstoffe. Zur PCIM ließen sich auf dem Messestand<br />

Cool-Blue-Ringbandkerne aus Nanoperm besichtigen, die zum<br />

Einsatz kommen, um schädliche Motorlagerspannungen/-ströme<br />

bei Umrichter-Antriebssystemen mit hoher Leistung sowie hohen<br />

Taktfrequenzen zu reduzieren. Mit einem gezielten Einsatz der<br />

Komponenten lassen sich – neben minimierten Überspannungen<br />

an den Motorklemmen – auch die durch parasitäre Ableitkapazitäten<br />

des Motorkabels und des Motors verursachten asymmetrischen<br />

Störströme erheblich unterdrücken. Dazu müssen lediglich die<br />

Verbindungsleitungen im DC-Zwischenkreis oder am Umrichter-<br />

Ausgang gemeinsam durch einen oder mehrere Cool-Blue-Kerne<br />

mit geeigneter Geometrie geführt werden. Die Wirkung entspricht<br />

der einer Gleichtakt-Drossel. Vorteile: lange Lebensdauer der eingesetzten<br />

Motorlager, keine Ausfallzeiten und niedrige Kosten,<br />

weil Anlagenstillstand und Wartung vermieden wird.<br />

Fazit: Die PCIM platzt zwar noch nicht aus den Nähten, der Zuwachs<br />

ist allerdings beachtlich. So war beispielsweise erstmals ein<br />

chinesischer Gemeinschaftsstand zu betrachten. Die Themen<br />

Energieeffizienz und Nachhaltigkeit standen aufgrund derzeitiger<br />

politischer Energie- und Elektromobilitätsdiskussionen eindeutig<br />

im Vordergrund. Spannend bleibt auch der Punkt, wie sich die Materialfrage<br />

– SiC versus GaN – weiterentwickelt.<br />

■<br />

Die Autorin: Stefanie Eckardt, Redaktion all-electronics<br />

und <strong>elektronik</strong>JOURNAL in Landsberg/Lech.<br />

10 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

06_PCIM Nachbericht (eck).indd 10 30.06.2011 12:01:44


Märkte + Technologien<br />

Polo 40G-Chip für 40 Gb/s Coherent-Netzwerke<br />

Cloud Computing erfordert Bandbreite<br />

Bild 1 (links):<br />

Blockschaltbild<br />

des Polo 40G<br />

Chip mit<br />

Sende- und<br />

Empfangspfad.<br />

Bild 2 (rechts):<br />

Mit dem Polo 40G<br />

Chip deckt<br />

PMC-Sierra die<br />

künftigen<br />

Anforderungen<br />

an Bandbreite in<br />

optischen<br />

Netzwerken ab.<br />

Der zunehmende IP Traffic und die Anforderungen<br />

des Cloud Computing bedingen<br />

ein Upgrade des Weitverkehrsnetzes besonders<br />

mit Lichtwellenleitern. Bei den bestehenden<br />

40G- und 100G-Übertragungsraten<br />

wird aber das optische Signal beeinträchtigt.<br />

Mit Coherent-Netzwerken kann<br />

diese Beeinträchtigung überwunden werden.<br />

Der für Coherent-Netzwerke von<br />

PMC-Sierra entwickelte Polo 40G-Chip<br />

verdoppelt nun die Linecard-Portdichte,<br />

verbessert die optische Leistung und bringt<br />

25 Prozent mehr Reichweite in Metro-, Regional-<br />

und Weitverkehrs-Netzwerken.<br />

Durch die Anwendung der Coherent-<br />

Netzwerktechnik ergeben sich große Ersparnisse<br />

sowohl bei der Infrastruktur wie<br />

auch bei den Betriebskosten. Dies durch<br />

den Wegfall von DCF (Dispersion Compensated<br />

Fibre) und DCM (Dispersion<br />

Compensated Management), die sonst<br />

beispielsweise alle 80 km installiert werden<br />

müssten.<br />

Im Betrieb kann auch eine beachtliche<br />

Kostenersparnis erzielt werden, da die Betreiber<br />

die Portdichte erhöhen (statt heutiger<br />

Lösungen, die 2…3 Slots einnehmen,<br />

wird nur noch ein Slot benötigt) und die<br />

Leistungsaufnahme um bis zu 50 Prozent<br />

senken können. Auch sinken die Kosten für<br />

die Wartung durch den Wegfall von Komponenten.<br />

Das Bild 1 zeigt das Blockdiagramm<br />

des Polo 40G-Chips mit Sende- und<br />

Empfangspfad. Der Empfangspfad wird gebildet<br />

mit dem Serdes Framer Interface 5.12,<br />

dem 40G Phy, dem OTN Framer nach<br />

OTU3 und der Fehlerkorrektur (Swizzle<br />

FEC Engine). Nach der 40G Polarization<br />

Encode Unit folgt die Modulation Engine,<br />

die schließlich die Daten und den Takt bereitstellt.<br />

Im Sendepfad gelangen die Daten<br />

zur 4x25GS/S ADC Engine, die die Daten<br />

zur DSP Engine weitergibt, gefolgt vom 40G<br />

Polarization Aligner mit nachfolgender FEC<br />

und dem OTN Framer. Der Polo-Chip arbeitet<br />

mit Cavity-Laser zusammen. (sb) n<br />

infoDIREKT<br />

432ei0711<br />

SenSationell Schnell.<br />

BahnBrechend Stark.<br />

ab<br />

€ 996,-<br />

Oszilloskope neu definiert.<br />

Erfahren Sie mehr über die neuen InfiniiVision 3000 X-<br />

und 2000 X-Serien von Agilent unter www.datatec.de<br />

DT_AZ_210x103_ElektronikIndustrie.indd 11_PMC-Sierra_432 (sb).indd 11 1 30.06.2011 04.05.11 12:04:06 09:22


Märkte + Technologien<br />

Micro electronic vertreibt Plessey<br />

Distributionsvertrag für D-A-CH<br />

NI macht sich noch stärker<br />

AWR und Phasemetrix gekauft<br />

Bilder: Linear Technology/National Semiconductor<br />

Der Baueteile-Distributor Micro electronic<br />

und der englische Halbleiterhersteller Plessey<br />

Semiconductors haben einen Distributionsvertrag<br />

für Plessey-Produkte in der<br />

Region D-A-CH geschlossen. „Die Plessey-<br />

Produkte sind eine hervorragende Ergänzung<br />

zu unserem bisherigen Produkt-Portfolio<br />

und decken eine Vielzahl von Funktionen<br />

und Eigenschaften ab, die unsere<br />

Kunden erwarten,“ erklärt Horst Behr, Geschäftsführer<br />

der micro electronic GmbH,<br />

und ergänzt: „Vor allem garantiert uns die<br />

Vereinbarung mit Plessey eine noch engere<br />

Zusammenarbeit und die zuverlässige Ver-<br />

Die Analog-IC-Welt hat zwei Champions verloren<br />

Bob Pease und Jim Williams<br />

Jim Williams, der langjährige Chef-Designer<br />

der Linear Technology Corp., ist am 12.<br />

Fast zeitgleich verstarben zwei der weltweit<br />

bekanntesten Analog-IC-Entwickler: Jim Williams<br />

(links) und Bob Pease.<br />

Horst Behr (micro electronic) und rechts Dennis<br />

Gross (Plessey) unterzeichneten den Vertrag.<br />

sorgung unserer Kunden mit hochwertigen<br />

und technologisch führenden Produkten<br />

für die Fertigungs-, Kommunikations-,<br />

Medizin- und Automobil<strong>industrie</strong> sowie<br />

viele weitere Anwendungsgebiete.“<br />

infoDIREKT<br />

546ei0711<br />

Juni 2011 verstorben. Williams, der seine<br />

Kariere beim MIT und dann bei National<br />

Semiconductor startete, arbeitete fast drei<br />

Jahrzehnten für Linear Technology, war ein<br />

legendärer analoger Schaltungstechniker,<br />

Designer, Problemlöser, Schriftsteller und<br />

Mentor für viele Ingenieure. Nur wenige<br />

Tage später, am 18. Juni, verunglückte sein<br />

damaliger Kollege bei National Semiconductor,<br />

der ebenfalls legendäre Design-Ingenieur<br />

Bob Pease. Während seiner 33-jährigen<br />

Tätigkeit bei National erhielt Bob<br />

Pease 21 Patente und entwickelte mehr als<br />

20 integrierte Schaltkreise.<br />

Bild: Micro electronic<br />

National Instruments hat die beiden US-Unternehmen<br />

AWR (für 58 Mio. US-$) und<br />

Phase Metrix (für 38 Mio. $) gekauft. Mit dem<br />

Erwerb von Electronics Workbench, bekannt<br />

unter anderem durch Multisim, begann der<br />

Einstieg in die EDA-Welt, jetzt kommt mit<br />

AWR ein Spezialist für Designs im HF- und<br />

Mikrowellenbereich dazu. AWR ist zum Beispiel<br />

Entwickler und Anbieter der EDA-Tools<br />

Microwave Office (zum Entwurf von HF-ICs,<br />

-Leiterplatten und -Modulen), dem Visual<br />

System-Simulator zur Entwicklung von Kommunikationssystemen<br />

und Analog Office für<br />

das Design von Analog- und Hochfrequenz-<br />

ICs. AWR wird mit dem Zusatz „A National<br />

Instruments Company“ unter dem Dach von<br />

National Instruments mit dem bestehenden<br />

Management-Team (CEO Dane Collins und<br />

dem als CTO fungierenden AWR-Gründer<br />

Dr. Joe Pekarek) unter dem Namen AWR weiterarbeiten.<br />

Auch die Phase Matrix, Inc. soll<br />

unter eigenem Namen als „wholly owned NI<br />

subsidiary“ mit den Phase Matrix Gründern<br />

Pete Pragastis als General-Manager und Charanbir<br />

Mahal als CTO bestehen bleiben. Mit<br />

Phase Matrix konnte sich National Instruments<br />

vor allem viele Spezialisten in der Entwicklung<br />

von PXI Messtechnik-Hardware für<br />

den HF- und Mikrowellenbereich sichern<br />

und mit den Produkten in den Frequenzbereich<br />

von 26,5 GHz und mehr vorstoßen.<br />

infoDIREKT<br />

549ei0711<br />

Book-to-Bill-Ratio erreicht einen Wert von 0,95<br />

Leiterplattenmarkt boomt unverändert<br />

2,10<br />

1,90<br />

1,70<br />

1,50<br />

1,30<br />

1,10<br />

1,29 1,27<br />

1,66<br />

1,20<br />

1,96<br />

0,90<br />

0,95 0,92<br />

0,93 0,96 0,95<br />

0,70<br />

0,79<br />

0,66<br />

0,50<br />

Mrz 10 Apr 10 Mai 10 Jun 10 Jul 10 Aug 10 Sep 10 Okt 10 Nov 10 Dez 10 Jan 11 Feb 11 Mrz 11<br />

Das Book-to-Bill-Ratio liegt zwar unter pari, aber die Nachfrage ist immer<br />

noch gut – insbesondere im Segment der Industrie-Elektronik.<br />

Der Leiterplattenmarkt setzt seinen Aufschwung fort. Der März-<br />

Umsatz schloss, laut ZVEI-Fachverband PCB and Electronic Systems,<br />

11,6 % über dem des Februars ab und war 15 % höher als im<br />

Vergleichsmonat des Vorjahres. Kumuliert erreichte das 1. Quartal<br />

ein um 20 % höheres Umsatzvolumen als im Vorjahr. Viele Hersteller<br />

arbeiten weiterhin an der Kapazitätsgrenze. Der Auftragseingang<br />

war im Vergleich zum Februar um 18 % höher, verglichen<br />

1,01<br />

Bild: ZVEI<br />

allerdings mit dem März des Vorjahres um 13,5 % niedriger. Auch<br />

das 1. Quartal lag um 10 % unter dem Vergleichszeitraum. Trotzdem<br />

ist der Auftragseingang in absoluten Zahlen im langjährigen<br />

Mittel immer noch ein Rekordwert, da er in der vergangenen Dekade<br />

nur zweimal übertroffen wurde.<br />

Bei den Gegenüberstellungen zum Vorjahr muss berücksichtigt werden,<br />

dass es Ende 2009/Anfang 2010 einen überraschend hohen Nachfrageschub<br />

gab. Die vorausgegangene Verknappung von Bauteilen als<br />

Reaktion auf Kapazitätsreduzierungen wegen der Finanzkrise, hatte<br />

bei vielen Firmen zu Vorrats- und Doppelbuchungen geführt, um die<br />

eigene Versorgung sicherzustellen. Die Bestellungen wurden später<br />

verschoben und nur dem tatsächlichen Bedarf angepasst, so dass dies<br />

nicht Ausdruck einer Trendwende ist. Das Book-to-Bill-Ratio erreicht<br />

aufgrund dieser Zahlen einen Wert von 0,95. Die Mitarbeiterzahl stieg<br />

wieder geringfügig an und liegt nun 9 % über dem März des Jahres<br />

2010, gleichwohl noch 2 % unter dem März des Vorkrisenjahres 2008.<br />

infoDIREKT<br />

548ei0711<br />

Toshib<br />

12 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

12_Phoenix Testlab_415 (sb.indd 12 30.06.2011 12:06:54


Märkte + Technologien<br />

Phoenix Testlab<br />

Testlabor für Lithium-Ionen-Batterien eröffnet<br />

Alle Bilder: Phoenix Testlab<br />

Mit einem Festakt hat die 1994 gegründete<br />

Phoenix Testlab GmbH mit Sitz in Blomberg<br />

am 26. Mai 2011 ihr neues Batterielabor<br />

eröffnet. Bereits 2006 hat Phoenix Testlab<br />

erste Batterietests mit dem Kunden<br />

Johnson Control/Saft durchgeführt und im<br />

Jahr 2010 fiel der Entschluss ein komplettes<br />

Batterielabor zu eröffnen.<br />

In dem jetzt eingeweihten Labor mit einer<br />

Grundfläche von etwa 950 Quadratmetern<br />

können zentral alle thermisch-klimatischen<br />

und korrosiven Tests durchgeführt<br />

werden. Das Testspektrum umfasst Tests<br />

der elektrischen Sicherheit und der EMV.<br />

Außerdem umfasst die Dienstleistung die<br />

Umweltsimulation. Das Spektrum der zu<br />

testenden Lithium-Ionen-Systeme reicht<br />

dabei von der Zelle über das Modul bis hin<br />

zur großen EV-Batterie.<br />

Die aus Sicherheitsgründen wegen Schadensmöglichkeit<br />

auf Container verteilten<br />

Bild 1: Aus sicherheitstechnischen Überlegungen wurde das Batterietestlabor auf Container verteilt.<br />

Bild 2: Klimakammer mit 15 m 3 Fassungsvermögen<br />

für den Temperaturtest auch großer Li-Ionen<br />

Batteriemodule.<br />

Prüfanlagen (Bild 1) wurden individuell an<br />

die technischen Anforderungen der Kunden<br />

des Prüfdienstleisters angepasst. Neben<br />

den zum Teil erheblichen Volumenund<br />

Gewichtsparametern der Prüflinge<br />

sind auch die klimatischen und elektrischen<br />

Testanforderungen zu berücksichtigen.<br />

Leistungsfähige Aggregate ermöglichen<br />

dynamische Zyklen vom Batteriemodul<br />

bis zum großen Batteriesystem. Selbstverständlich<br />

gehört auch die Temperierung<br />

der Batterien zum Testportfolio (Bild 2).<br />

Im Herzstück des Batterielabors, dem zentralen<br />

Regelraum, laufen alle test- und sicherheitsrelevanten<br />

Daten über CAN zusammen.<br />

Von hier aus steuern und überwachen<br />

die Batterieexperten des Prüfinstituts<br />

kontinuierlich die mehrheitlich sehr<br />

komplexen Tests.<br />

Ein besonderes Augenmerk wurde auf die<br />

umfassende sicherheitstechnische Ausstattung<br />

des Batterielabors gelegt, beispielsweise<br />

mit mehrfacher Sensorüberwachung und zusätzlicher<br />

Videoüberwachung. Phoenix Testlab<br />

hat seine langjährigen Erfahrungswerte<br />

um die Erkenntnisse aus zahlreichen Gesprächen<br />

mit seinen Kunden ergänzt und diese in<br />

einem umfassenden Konzept konzentriert.<br />

Die Mitwirkung bei der Gestaltung aktueller<br />

prüftechnischer Anforderungen und<br />

der Aufbau der entsprechenden labortechnischen<br />

Lösungen im eigenen Haus war<br />

Phoenix Testlab dabei immer besonders<br />

wichtig. Dieser Philosophie folgend beschäftigt<br />

man sich seit nunmehr fünf Jahren<br />

mit dem Test von Lithium-Ionen-Batterien,<br />

die im Fokus der aktuellen Entwicklungen<br />

zur Elektrifizierung des automobilen<br />

Antriebsstrangs stehen. Phoenix Testlab<br />

hat diese Aktivitäten quasi von Anfang an<br />

mit begleitet und damit auf seine Erfahrungen<br />

beim Testen von Batterien aus der<br />

Kraftwerks- und Bahntechnik aufgebaut.<br />

Im nächsten Schritt wird ein leistungsstarker<br />

Shaker und später im Jahr eine begehbare<br />

Salznebelkammer in Betrieb genommen.<br />

(sb) n<br />

infoDIREKT<br />

415ei0711<br />

Toshiba ssd 216x85 Ger.qxd:Layout 1 9/5/11 16:19 Page 1<br />

SOLID STATE DRIVES (SSD) VON TOSHIBA –<br />

DIE IDEALE LÖSUNG FÜR MOBILE RECHNER<br />

Rechner werden immer mobiler, deshalb benötigen Sie Bauteile, die schneller, leichter und energieeffizienter sind als<br />

frühere Generationen.<br />

SSDs von Toshiba nutzen führende NAND-Flash-Speichertechnologie und haben keine beweglichen Bauteile -<br />

dadurch sind sie robust und stabil und bieten enorm hohe Lese, /Schreibgeschwindigkeiten. Ausgestattet mit<br />

bewährten Schnittstellen und erhältlich in einer Vielzahl von Formfaktoren, sind SSDs die ideale Lösung für<br />

Unterhaltungs<strong>elektronik</strong> genauso wie für <strong>industrie</strong>lle Applikationen.<br />

Weitere Informationen zu unserem kompletten Angebot an SSDs unter<br />

www.toshiba-components.com/ssd<br />

12_Phoenix Testlab_415 (sb.indd 13 30.06.2011 12:06:57


Märkte + Technologien<br />

Hohe Signalreinheit und minimaler Jitter für 100-GbE-Tests<br />

36 GHz Oszilloskope mit bis zu 10 Kanälen<br />

Bild: LeCroy<br />

Der modulare Aufbau des LabMaster 9 Zi-A<br />

ermöglicht eine kosteneffiziente Lösung und<br />

ein leichtes Aufrüsten.<br />

Wie im Mai bei der Vorstellung der Echtzeit-Oszlloskop-Serie<br />

Labmaster 9 Zi-A<br />

von LeCroy angekündigt, folgen jetzt weitere<br />

neue Modelle: Die Labmaster 936 Zi-A<br />

verfügen je nach Konfiguration über 36<br />

GHz analoge Bandbreite auf 4 bis 10 Kanälen<br />

bei jeweils 80 GS/s Abstastrate und maximal<br />

768 M Punkten Analysespeicher pro<br />

Kanal bzw. 20 GHz auf 8 bis 20 Kanälen.<br />

Die Systemarchitektur trennt die Signalerfassungseinheit<br />

des Oszilloskops von dem<br />

Display und den Steuerungs- und Signal-<br />

verarbeitungsfunktionen. Das Master-Modul<br />

enthält das Display, die Steuerung und<br />

CPU, die Slave-Module enthalten die Erfassungssysteme.<br />

Da die zu messenden Signale<br />

über Kabel in das Oszilloskop gelangen,<br />

statt Tastköpfe oder einen differenziellen<br />

Verstärker einzusetzen, wird das Rauschen<br />

um 3 dB oder mehr reduziert und<br />

damit die Signalreinheit des Messsystems<br />

weiter erhöht.<br />

infoDIREKT<br />

545ei0711<br />

Gewinner<br />

Gewinner<br />

Gewinner aus <strong>Ausgabe</strong> 4/2011<br />

In der <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 4-2011 hatten unsere Leser die Chance,<br />

acht Adapterboards für Real-Time-Clock-Module, spendiert<br />

von WDI AG, zu gewinnen.<br />

Die glücklichen Gewinner sind:<br />

■■ Ingo Barkus, Nikkiso Europe GmbH, Hannover<br />

■■ Michael Raufeisen, E+H Conducta GmbH & Co. KG, Gerlingen<br />

■■ Ralf Hahnloser, Grundfos Water Treatment GmbH, Pfinztal<br />

■■ Dieter Lürick, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont<br />

■■ Thomas Stäbler, Höntzsch GmbH, Waiblingen<br />

■■ Klaus-Dieter Meyer, KDM Ingenieurbüro, Brombachtal<br />

■■ Max Wilcke, Höptner KG, Friesenheim<br />

■■ Regina Potempa, Schulze GmbH, Königsee<br />

Die Gewinne wurden bereits versandt.<br />

Herzlichen Glückwunsch!<br />

Gewinner aus <strong>Ausgabe</strong> 12/2010<br />

In der <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 12-2010 hatten unsere Leser die<br />

Chance drei MCB9BF500 Evaluationboards für die Fujitsu ARM<br />

Cortex-M3 Mikrocontroller der <strong>MB</strong>9B500 Serie, gespendet von<br />

Fujitsu, zu gewinnen.<br />

Die glücklichen Gewinner sind:<br />

■■ Valentin Kuhfuss, SEW-EURODRIVE<br />

GmbH & Co. KG, Bruchsal<br />

■■ Burkhard Macht, Dipl.-Ing., Bender<br />

GmbH & Co. KG, Grünberg<br />

■■ Alexander Kohler, Baumüller Nürnberg<br />

GmbH, Nürnberg<br />

Die Gewinne wurden bereits durch Fujitsu<br />

selbst versandt.<br />

Herzlichen Glückwunsch!<br />

_EI_06_45423.indd 1<br />

09.01.2007 17:52:00 U<br />

scopes und mehr<br />

Messtechnik<br />

zum fairen Preis<br />

Vishay Intertechnology<br />

Firmengründer verstorben<br />

Der Firmengründer und Executive Chairman<br />

of the Board, Chief Technical Officer<br />

und Chief Business Development Officer<br />

von Vishay Intertechnology, Dr. Felix<br />

Zandman ist im Alter von 84 Jahren verstorben.<br />

Dr. Zandman gründete Vishay in<br />

1962 und fungierte bis 2004 als Chief Executive<br />

Officer, und von 1962 bis 1998 als<br />

President. Von Beginn an zeichnete er als<br />

Mitglied des Aufsichtsrats verantwortlich,<br />

und seit 1989 als Executive Chairman of<br />

the Board.<br />

Im Einklang mit dem Nachfolgeplan des<br />

Aufsichtsrats kündigte Vishay an, dass<br />

Marc Zandman die Position als Executive<br />

Chairman of the Board übernimmt. Zusätzlich<br />

wird Marc Zandman als Chief<br />

Business Development Officer fungieren.<br />

Der Sohn von Dr. Zandman ist seit 1984<br />

bei Vishay beschäftigt und bekleidete zahlreiche<br />

Management-Positionen im Unter-<br />

Der Vishay-Gründer<br />

Dr. Felix Zandman<br />

ist im Alter von 84<br />

Jahren verstorben.<br />

Er hat bis zu<br />

seinem Tode aktiv<br />

am Unternehmensgeschehen<br />

teilgenommen.<br />

nehmen, einschließlich Vice Chairman of<br />

the Board, Chief Administration Officer<br />

und President von Vishay Israel. Dr. Gerald<br />

Paul, seit 2005 als President und Chief Executive<br />

Officer von Vishay, und seit 1993 als<br />

Director verantwortlich, wird die Geschäfte<br />

von Vishay weiterhin als President und<br />

CEO und Aufsichtsratsmitglied führen.<br />

Zusätzlich wird er die Position des Chief<br />

Technical Officers übernehmen.<br />

Bild: Vishay<br />

14 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

14_News (jj).indd 14 30.06.2011 12:08:19


Märkte + Technologien<br />

austriamicrosystems<br />

übernimmt TAOS<br />

Erwerb bedeutet eine<br />

komplementäre Erweiterung<br />

Superior Solutions<br />

for Industrial<br />

Bild: austriamicrosystems<br />

Blockschaltbild des AS5410 mit der Signalkonditionierung, den Sensorelementen<br />

und den I/Os.<br />

austriamicrosystems AG hat eine Vereinbarung mit Texas Advanced<br />

Optoelectronic Solutions, Inc. (TAOS), mit Sitz in Plano, Texas<br />

(USA), zum Erwerb von 100% der Anteile an TAOS abgeschlossen.<br />

Der Abschluss der Transaktion wird innerhalb der nächsten Wochen<br />

erwartet. TAOS ist ein etabliertes, weltweit anerkanntes Unternehmen<br />

im Bereich Lichtsensortechnologie und ein globaler<br />

Anbieter von Lichtsensor-Lösungen für die Märkte Consumer,<br />

Computer, Industrie, Medizintechnik und Automotive. Mit seinen<br />

Displaymanagement-Lösungen einschließlich Umgebungslicht-,<br />

Annäherungs- und Farbsensoren ist TAOS als Sensorlieferant<br />

zahlreicher weltweit tätiger Fortune 100-Hersteller von Smartphones,<br />

Tablet-PCs, HDTV, Laptops/Notebooks und Desktop/All-inone-PCs<br />

etabliert. John Heugle, CEO von austriamicrosystems:<br />

„Der Erwerb von TAOS bedeutet eine komplementäre Erweiterung<br />

unseres Angebots an innovativen Sensorlösungen für mobile<br />

Geräte und einen erheblichen Ausbau unseres Consumer- & Communications-Geschäfts.<br />

TAOS verfügt über eine starke Marktposition<br />

weltweit. Die strategische Kombination von austriamicrosystems<br />

und TAOS schafft einen bedeutenden Anbieter hochwertiger<br />

Sensortechnik für die attraktiven Märkte Smartphones und Tablet-<br />

PCs.“ Fast zeitgleich präsentierte austriamicrosystems anlässlich<br />

eines Pressetages am 1.Juni und anschließend auf der Messe<br />

Sensor+Test in Nürnberg den linearen Positionssensor AS5410,<br />

das erste Produkt der weltweit ersten vollwertigen 3D-Hall-Plattform.<br />

Diese 3D-Hallsensorlösung dient zur absoluten Positionsmessung<br />

in Automotive- und Industrie-Anwendungen und bietet<br />

Positionsdaten in höchster Auflösung. Der AS5410 ermöglicht eine<br />

absolute Positionsbestimmung eines kleinen Magneten unmittelbar<br />

nach Einschalten der Sensorlösung ohne vorherige Referenzfahrt<br />

in der Applikation. Zudem bleibt der Messwert der Lösung<br />

selbst bei störenden externen Magnetfeldern stabil. Dies wird<br />

durch eine spezielle differenzielle Messmethodik mit mehreren<br />

3D-Hall-Sensorelementen ermöglicht und ist weltweit einzigartig.<br />

Durch Programmierung des internen EEPROMS können verschiedenste<br />

Geometrien, wie z.B. Kurvenbewegungen, nichtlineare Skalen<br />

in ein lineares Ausgangssignal konvertiert werden. (sb) n<br />

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14_News (jj).indd 15 30.06.2011 12:08:22


Märkte + Technologien<br />

Bild: AMA Service<br />

Die Gewinner des Sensor Innovationspreis 2011 des AMA Fachverbandes für Sensorik e.V.<br />

Sensor+Test 2011<br />

Zufriedenheit auf breiter Front<br />

Etwa 8000 Fachbesucher (plus 10 %) haben die Messe Sensor+Test 2011<br />

in Nürnberg besucht und die drei Messetage zum Dialog mit den<br />

insgesamt 577 Ausstellern (13 % mehr als im Vorjahr) genutzt. Ergänzent<br />

zu unserer Berichterstattung in der <strong>elektronik</strong> instustrie 6-2011 haben wir<br />

hier weitere Messe-Hightlights zusammengestellt. Autor: Hans Jaschinski<br />

Bild: AMA Service<br />

Auf mehr als 19.000 m² wurden auf der Sensor+Test 2011<br />

neue Produkte und Entwicklungen präsentiert. Holger Bödeker<br />

vom Veranstalter AMA Service GmbH zeigte sich am<br />

Schlusstag sehr zufrieden: „Wir freuen uns darüber, dass die<br />

Messe bei allen wichtigen Kennzahlen die Werte der letzten Jahre<br />

deutlich überschritten hat.“<br />

Der mit 10.000 Euro dotierte Sensor Innovationspreis des AMA<br />

Fachverbandes für Sensorik e.V. ging am Eröffnungstag zu gleichen<br />

Teilen an die nominierten Bewerber „HoloTop und HoloFlash, 3D-<br />

Sensoren mit Mehrwellen-Holografie“, eine gemeinsame Entwicklung<br />

des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik mit den Unternehmen<br />

Breitmeier Messtechnik und Asentics, sowie an die „Innovative<br />

magnetische, pflanzenbasierte ZIM Druckmesssonde“ der Firma<br />

ZIM Plant Technology. Die nächste Sensor + Test findet vom 22.<br />

bis 24. Mai 2012 wieder im Messezentrum Nürnberg statt. Zwei hochkarätige<br />

Fachtagungen werden dann die Messe begleiten: Die 16.<br />

GMA/ITG-Fachtagung „Sensoren und Messsysteme“ sowie das erstmals<br />

in Deutschland stattfindende 14. International Meeting on Chemical<br />

Sensors (IMCS). Nachfolgend einige weitere interessante Produkte<br />

von der Messe.<br />

Hallsensoren<br />

Melexis hat die dritte Generation seiner programmierbaren linearen<br />

Hallsensoren als SMD aus der Taufe gehoben und bricht damit mit<br />

dem konventionellen SIP-Ansatz. Der MLX90288 verfügt über einen<br />

ratiometrischen analogen Ausgang und der MLX90291 über einen<br />

125 Hz PWM-Ausgang. Beide kommen als SOIC-8 SMD mit identischer<br />

Pinbelegung. Der MLX90292 wird für höchst zuverlässige Anwendungen<br />

gebaut und ist als redundantes Doppelchip-TSSOP-16<br />

erhältlich. Dieser dritte Sensor – der MLX90292 – zeichnet unter Nut-<br />

zung des schnellen und sicheren 2-drahtigen PSI-5-Protokolls ein digitales<br />

Telegramm auf, das einen Temperatur-Output nahe der magnetischen<br />

Flussdichte einschließt. Er verfügt zudem über einen<br />

PWM-Modus mit 2 kHz. Alle Bauelemente sind als Muster und in<br />

Produktionsmengen erhältlich, zusammen mit den passenden PTC-<br />

04-Programmiertools. In den kommenden Monaten wird die Familie<br />

durch drei weitere programmierbare Produkte erweitert: den<br />

MLX91207 mit analogem Output und der besten Bandbreite seiner<br />

Klasse für derzeitige Sensoranwendungen in einer optimierten SOIC-<br />

8-Bauform; den MLX90290 in einer TSOT-3L-Bauform (analoger<br />

Output); und den MLX90293 mit SENT-Outputprotokoll.<br />

Position Sensor<br />

TE Connectivity, vormals Tyco Electronics, verfügt über eine automobilkonforme<br />

Plattformstrategie für Weg- und Winkelsensoren. Standardisierte<br />

Bauformen und Produktionsprozesse ermöglichen kurzfristig<br />

verfügbare und voll funktionsfähige Sensoren für Systemerprobungen<br />

und auch für Kleinserien. Hervorzuheben ist der auf Hall-<br />

Technik basierende Plattform-Wegsensor T40MC1 mit einem<br />

Messbereich linear bis zu 40 mm. Die verwendete Hall-Technologie<br />

arbeitet mit einem 3D-Messverfahren, wodurch eine deutliche Performanceverbesserung<br />

zu bestehenden Hallsensoren erreicht wird.<br />

Für den Herbst sind erste Muster eines ASIL B erfüllenden Positionssensors<br />

für Versorgungsspannungen im Bereich 3,5...18 V, für 5 mm<br />

kurze Magneten für den 30 mm Bereich, mit freier Orientierung zwischen<br />

Sensor und Magnet, geplant. Auch bei diesen kurzen Magneten<br />

wird eine Toleranz von nur 2 % erreicht. Eine System-Kalibrierung ist<br />

nicht notwendig. Der Sensor hat drei programmierbare Ausgänge (2x<br />

PWM + 1x Schalter oder 1x PWM + 1x Schalter), Temperaturbereich<br />

-40...+150 °C.<br />

16 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

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16_Sensor+Test (jj).indd 16 30.06.2011 12:10:31


Märkte + Technologien<br />

Das High-Speed-<br />

CAN-Modul 9862<br />

von National<br />

Instruments für<br />

die C-Serie.<br />

Bild: National Instruments<br />

und Kommunikation mit einer Busauslastung von 100 % – ohne dass<br />

Frames verloren gehen. Wer am NI-Stand genau hinschaute, konnte<br />

auch schon einen Blick auf die neue Diadem-Software Version 2011<br />

werfen.<br />

Bei A.S.T. besteht jetzt die Möglichkeit, jeden A.S.T.-Kraftaufnehmer<br />

mit ATEX für explosionsgefährdete Umgebungen in unterschiedlichen<br />

Klassen zu zertifizieren. Dadurch können Messaufnehmer in<br />

Heb- und Förderanlagen in der Chemischen Industrie, Ölförderanlagen,<br />

Krane und Transportsysteme im Kohleabbau, Mischanlagen und<br />

Wägesysteme bei Staubumgebungen (also überall wo Material gemahlen<br />

und zerkleinert wird) eingesetzt werden.<br />

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507ei0711<br />

Infrarot-MEMS-Temperatursensor<br />

Texas Instruments ermöglicht mit einem passiven IR-MEMS-Temperatursensor<br />

erstmalig die kontaktlose Temperaturmessung in mobilen<br />

und platzbeschränkten Endgeräten. Der digitale Temperatursensor<br />

TMP006 bietet die Möglichkeit, mithilfe der IR-Technologie eine genaue<br />

Messung der Gehäusetemperatur vorzunehmen. Im Gegensatz<br />

zur gängigen Methode, bei dem die Gehäusetemperatur basierend auf<br />

der Systemtemperatur geschätzt wird. Der Sensor kann zudem für die<br />

Temperaturmessung außerhalb des Geräts verwendet werden. Der<br />

Single-Chip-Sensor mit den Abmessungen 1,6 x 1,6 mm 2 umfasst einen<br />

On-Chip-MEMS-Thermopile-Sensor, Signal Conditioning, einen<br />

16-Bit-Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler), einen lokalen Temperatursensor<br />

und Spannungsreferenzen. Er stellt eine digitale Komplettlösung<br />

für die kontaktlose Temperaturmessung dar, die um 95 %<br />

kleiner als andere Thermopile-Sensoren ist. Der Ruhestrom beträgt<br />

240 µA und im abgeschalteten Modus nur 1 µA. Die Temperatur kann<br />

im Bereich -40...+125 °C mit einer Toleranz von ±0,5 °C am lokalen<br />

Sensor und von ±1 °C am passiven IR-Sensor gemessen werden. Der<br />

Sensor besitzt eine digitale I 2 C/S<strong>MB</strong>us-Schnittstelle.<br />

Messtechnik<br />

Die Messgeräte-Hersteller haben sich auf der Sensor+Test rar gemacht<br />

und waren, wenn überhaupt, indirekt über Distributoren vertreten.<br />

Wie immer dabei war National Instruments und präsentierte unter<br />

anderem das High-Speed-CAN-Modul NI 9862 für die C-Serie. Für<br />

NI Compact DAQ wird mit dem neuen Modul zum ersten Mal eine<br />

CAN-Unterstützung ausgeführt. Es bietet kontinuierliche Übertragungsraten<br />

von bis zu 1 Mbit/s und verfügt über ähnliche Vorteile wie<br />

die NI-XNET-Schnittstellen für PCI und PXI – darunter hardwarebeschleunigter<br />

Nachrichtenaustausch, integrierte Frame-Verarbeitung<br />

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<strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011<br />

17<br />

16_Sensor+Test (jj).indd 17 30.06.2011 12:10:35


Programmierbare Logik<br />

Coverstory<br />

Flexible Motor-Steuerungen<br />

mit FPGAs<br />

Hohe Flexibilität und Performance mit effizientem<br />

Design-Ablauf<br />

Elektromotoren sind für einen großen Teil des Energieverbrauchs in Produktionsanlagen<br />

verantwortlich. Daher ist der Einsatz von Motoren mit variablen Geschwindigkeiten<br />

wünschenswert, um die Energieeffizienz zu verbessern. Allerdings erfordern diese<br />

Motoren komplexere Regelungs-Algorithmen, für deren Implementierung FPGAs einige<br />

Vorteile bieten. <br />

Autor: Stefano Zammattio<br />

In vielen Antriebssteuerungen werden bisher<br />

Standard-Mikrocontroller oder DSPs für die<br />

Bereitstellung der Verarbeitungsleistung und<br />

der Regelschleifen genutzt. Damit kann die<br />

Motorlast erfasst und das Drehmoment, die Geschwindigkeit<br />

oder andere dynamische Parameter<br />

geregelt werden. Allerdings haben MCUs und<br />

DSPs Limitierungen in Bezug auf die Skalierbarkeit<br />

und die Performance, wenn es um komplexe<br />

Algorithmen geht. Außerdem müssen moderne<br />

Motor-Controller für die Automatisierung netzwerkfähig<br />

sein, wobei unterschiedlichste Standards<br />

unterstützt werden sollten.<br />

Bei neuen Motorantriebslösungen kommen<br />

nun verstärkt FPGAs zum Einsatz, dank ihrer hohen<br />

Flexibilität und Performance, aber auch im<br />

Hinblick auf den effizienten Design-Flow. Allerdings<br />

sind viele Entwickler von Motorsteuerungen<br />

weder besonders vertraut mit DSP-Algorithmen<br />

noch versierte RTL-Designer mit FPGAs.<br />

Um diese Einschränkung zu überwinden, werden<br />

Modell-basierte Design-Techniken wie Matlab/<br />

Simulink eingesetzt. In Kombination mit Blockbasierten<br />

Tools wie dem DSP Builder Advanced<br />

Blockset von Altera können DSP-Entwickler in<br />

der gewohnten Matlab-Umgebung arbeiten und<br />

optimierten RTL-Code automatisch erzeugen.<br />

Der DSP Builder sorgt dann für das Time-Sharing<br />

von logischen Operatoren wie Multiplizierer<br />

oder Addierer und unterstützt Gleit- und Festkomma-Arithmetik<br />

direkt in Hardware.<br />

Ein weiterer wichtiger Vorteil von FPGAs ist,<br />

dass fast alle erforderlichen Funktionsblöcke für<br />

eine Motorsteuerung integriert werden können,<br />

da die Regelschleifen und das System-Management<br />

parallel verarbeitet werden können. Embedded-Prozessoren<br />

wie der Nios II (32-Bit-<br />

RISC) übernehmen die Steuerung der I/Os, Filter-<br />

und Schnittstellenfunktionen oder implementieren<br />

ein deterministisches Industrial<br />

Ethernet-Protokoll wie EtherCAT oder Profinet.<br />

Darüber hinaus können die flexiblen DSP-Blöcke<br />

in den FPGAs auch rechenintensive Algorithmen<br />

wie feldorientierte Regelung (FOC) einfach und<br />

effizient implementieren.<br />

DSP-Algorithmen einfach implementieren<br />

In Bezug auf die Performance bringen FPGAs<br />

mehrere Vorteile mit sich: Dank der effizienten<br />

Parallelverarbeitung der FPGA-Hardware und<br />

der Skalierbarkeit auf komplexer Bausteine wird<br />

ein hoher Durchsatz bzw. eine hohe Verarbeitungsleistung<br />

gewährleistet. Potenzielle Hardware-Beschleunigung<br />

für Aufgaben, die sonst in<br />

Software ausgeführt werden, sowie das direkte<br />

Interface zwischen den Steuerungs-Algorithmen<br />

und der Peripherie (beispielsweise AD-Wandler,<br />

PWM, Positions-Decodierer) sorgen für reduzierte<br />

Latenzzeiten bei der Regelung. Außerdem<br />

variieren die Latenzzeiten der Algorithmen nicht,<br />

da in Hardware ausgeführt. Bei einer Software-<br />

Implementierung können die Latenzzeiten<br />

schwer vorhergesagt werden und zu Echtzeit-<br />

Fehlern führen, wenn sie nicht entsprechend geregelt<br />

sind. High-Level-Synthese mit Simulink<br />

direkt nach der FPGA-Implementierung mit dem<br />

DSP-Builder erfordert keine spezielle HDL-Expertise<br />

vom Entwickler. Mit dem Folding-Feature<br />

können Latenzzeit, Durchsatz und Ressourcen<br />

bestmöglich aufeinander abgestimmt werden.<br />

Die Unterstützung von Gleit- und Festkomma-<br />

Arithmetik mit variabler Genauigkeit ermöglicht<br />

optimierte Algorithmen.<br />

Bestehenden C-Code einfach portieren<br />

Entwickler können bereits bestehenden C-Code<br />

einfach auf den Nios II-Prozessor und damit auf<br />

das FPGA portieren. Der Code kann beispielsweise<br />

dazu dienen, Engpässe zu beseitigen, wobei<br />

rechenintensive oder Echtzeit-Aufgaben im System<br />

vom FPGA erledigt werden, während der<br />

Hauptprozessor frei wird für andere Aufgaben.<br />

18 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

18_Coverstory Altera_500 (.indd 18 30.06.2011 12:15:51


Programmierbare Logik<br />

Coverstory<br />

Auf einen Blick<br />

Tools erleichtern Entwicklungsprozess der<br />

Motorsteuerung<br />

Während Standard-Mikrocontroller und DSPs bei neuesten Motorsteuerungen<br />

an ihre Grenzen kommen, bieten sich FPGAs als ideale<br />

Lösung an. Sie bieten die Flexibilität alle erforderliche Funktionalität<br />

auf einem Baustein zu integrieren. Außerdem verfügen sie über ausreichende<br />

Performance, um mehrere Kanäle zu verarbeiten und hoch<br />

präzise Gleitkomma-Implementierung zu unterstützen. Zugriff auf<br />

Embedded-Prozessoren, Netzwerk- und Interface-IP ermöglicht eine<br />

einfache und schnelle Systemintegration.<br />

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www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011 19<br />

18_Coverstory Altera_500 (.indd 19 30.06.2011 12:15:53


Programmierbare Logik<br />

Coverstory<br />

Bild 1: Integrierte <strong>industrie</strong>lle<br />

Antriebssteuerung auf FPGA-Basis.<br />

und der Abtastrate als Folding-Faktor<br />

wider. Wenn Entwickler im DSP Builder<br />

das Folding erlauben, dann haben mehrere<br />

Datenpunkte Zugriff auf den gemeinsamen<br />

Hardware-Block, was die<br />

Ressourcen-Ausnutzung deutlich verbessert.<br />

Man kann diese Funktionen entsprechend auslagern, indem man<br />

entweder per Hand geschriebene und RTL-basierte kundenspezifische<br />

Befehle nutzt oder DSP-Hardware-Beschleuniger mittels des<br />

DSP Builder erzeugt.<br />

Für komplett neue Designs, können Entwickler von Beginn an<br />

Simulink nutzen, um das komplette System zu modellieren. Dafür<br />

werden Blöcke verwendet, die zwischen Software, DSP-Hardware-<br />

Beschleunigern oder kundenspezifischer RTL-IP aufgeteilt sein<br />

können.<br />

DSP Builder Advanced Blockset<br />

Der DSP Builder Advanced Blockset fügt spezielle Simulink-Bibliotheken<br />

in die Matlab-Design-Umgebung ein, die es Entwicklern ermöglichen,<br />

DSP-Designs schnell und einfach zu implementieren.<br />

Die Blockfunktionen basieren auf einer High-Level-Synthese-Technologie,<br />

die die High-Level-Netzliste (ohne Timing) für die Pipeline-Hardware<br />

des Ziel-FPGAs mit der erforderlichen Taktrate optimiert.<br />

Der DSP Builder gibt die entsprechende Hardware als VHDL-<br />

Beschreibung wider, mit Scripts, die in den Software-Flow von<br />

Quartus II und in den Modelsim-Simulator integriert werden.<br />

Ist die System-Taktrate größer als die Datenrate oder die Abtastrate,<br />

dann kann beispielsweise ein Hardware-Block (zum Beispiel<br />

ein Multiplizierer) eventuell mehrere Datenpunkte wieder aufarbeiten.<br />

Der DSP Builder gibt das Verhältnis zwischen der Takt-<br />

Eine typische Motor-Regelung als<br />

Vergleichsbeispiel<br />

Bei der feldorientierten Regelung (FOC)<br />

muss der sinusförmige, dreiphasige Motorstrom<br />

in Echtzeit geregelt werden. Die zur Regelung genutzte<br />

Größe ist der Augenblickswert des Motorstroms, anhand dessen<br />

Größe und Phasenlage zur Spannung alle erforderlichen Motorzustände,<br />

wie Drehzahl, Schlupf oder Drehmoment aus dem Modell<br />

ermittelt werden können. Bei diesem Verfahren wird die Amplitude<br />

des Stromvektors bei 90 Grad in Bezug auf die Achse des magnetischen<br />

Flusses des Rotormagneten („Quadrature-Strom“) genutzt,<br />

um das Drehmoment zu regeln, während die „direkte“<br />

Strom-Komponente (0 Grad) bei Null gehalten wird. Die Lösung<br />

beinhaltet PI-Steuerschleifen für die Position und die Geschwindigkeit,<br />

mit denen die Rotor-Geschwindigkeit und der Winkel geregelt<br />

werden können. Die entsprechende Interface-IP, um das<br />

entsprechende Design zu vervollständigen kann einfach mit dem<br />

SOPC Builder Tool eingefügt werden.<br />

Bei einem typischen FOC-Controller tastet die Software die Eingänge<br />

mit 10 bis 100 kSample/s ab, während die FPGA-Taktrate bei<br />

50 bis 100 MHz liegt. Bei 100 kSample/s muss eine neue Abtastung<br />

innerhalb von weniger als 10 µs verarbeitet sein. Diese Latenzzeit<br />

konstant und auf einem minimalen Wert zu halten, ist entscheidend<br />

für die Performance des Regelungs-Algorithmus.<br />

Der Algorithmus wird mit Simulink und Gleitkomma-Typen<br />

einfacher Genauigkeit modelliert, um die erforderliche Performance<br />

zu prüfen. Danach wird die Hardware erzeugt, um die VH-<br />

DL-Netzliste für das entsprechende FPGA zu kreieren, mit einer<br />

Bild 2: Implementierung<br />

einer<br />

feldorientierten<br />

Regelung (FOC).<br />

20 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

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18_Coverstory Altera_500 (.indd 20 30.06.2011 12:15:54


Programmierbare Logik<br />

Coverstory<br />

Bild 3: Vergleich der System-Ressourcen<br />

und Latenzzeiten (mit und ohne Folding).<br />

Bild 4: Vergleich Festkomma- und<br />

Gleitkomma-Implementierung.<br />

Ziel-Taktrate von 100 MHz. Die erreichte Latenzzeit wird direkt an<br />

den DSP Builder übermittelt, zusammen mit einer Abschätzung<br />

der erforderlichen Logik-Ressourcen. Um dann schließlich eine<br />

genaue Ressourcen-Angabe zu bekommen, wird das Design mit<br />

der Quartus II-Software compiliert.<br />

Ein Design dieser Art kann auch mit Festkomma-DSP realisiert<br />

werden, aber eine Gleitkomma-Implementierung bietet einige<br />

Vorteile: Bei der Gleitkomma-Lösung werden ein arithmetischer<br />

Überlauf und auch Skalierungs-Probleme vermieden. Außerdem<br />

weist die Gleitkomma-Implementierung dank ihrer besseren numerischen<br />

Stabilität eine ausgezeichnete Performance auf. Durch<br />

den höheren Dynamikbereich ist auch eine schnellere Rückmeldung<br />

auf die Regelschleife möglich. Die FPGAs und Tools von Altera<br />

unterstützen sowohl Gleitkomma- als auch Festkomma-Lösungen.<br />

Standardmäßig erzeugt der DSP Builder eine Designwiedergabe<br />

mit kompletter Pipeline-Struktur, die neue Eingangswerte mit jedem<br />

Taktzyklus akzeptieren kann. Entwickler können nun die Ergebnisse<br />

für diese Konfiguration mit maximalem Durchsatz mit<br />

einer Folder-Konfiguration vergleichen und so das Design optimieren.<br />

Außerdem kann man für den gleichen Algorithmus einen<br />

Vergleich zwischen einer Festkomma- und Gleitkomma-Implementierung<br />

anstellen.<br />

Die Ergebnisse zeigen wie durch Folding der Operator-Aufwand<br />

deutlich verringert werden kann. Damit kann zum Beispiel ein<br />

kleinerer Cyclone IV-Baustein eingesetzt werden, während die Latenzzeit<br />

immer noch akzeptabel für den Algorithmus ist. Die Geschwindigkeit<br />

der Regelschleife ergibt sich aus der Latenzzeit des<br />

Algorithmus plus der Einschwingzeit. Bei 5 µs erreicht man 200.000<br />

Regelschleifen oder PWM-Ausgangssignale je Sekunde - deutlich<br />

innerhalb der Spezifikation.<br />

Die Ergebnisse<br />

Es zeigt sich, dass die Verwendung von Folding deutliche Vorteile<br />

mit sich bringt. So wird einmal die Anzahl der erforderlichen Logikelemente<br />

und Multiplizierer reduziert, was den Einsatz von<br />

deutlich kleineren FPGAs ermöglicht. Auf der anderen Seite wird<br />

die Latenzzeit nur moderat erhöht. Auch die Reduzierung des<br />

Durchsatzes auf 1 MS/s ist kein Problem, da das immer noch 10<br />

Mal schneller als die erforderlichen 100 kS/s für die feldorientierte<br />

Regelung ist. Damit können demnach bis zu 10 FOC-Kanäle in<br />

Echtzeit verarbeitet werden.<br />

Während die Gleitkomma- und die 32-Bit-Festkomma-Implementierung<br />

Logik-Ressourcen in ähnlicher Größenordnung benötigen,<br />

ist die Latenzzeit für die Festkomma-Lösung nur halb so<br />

lang. Ohne Folding besteht ein deutlich größerer Unterschied zwischen<br />

dem Gleitkomma- und dem Festkomma-Ansatz. Reduziert<br />

man die Genauigkeit auf 16 Bit, dann benötigt man aufgrund des<br />

schmaleren Datenpfades weniger Ressourcen.<br />

Fazit<br />

Da viele Entwickler nicht unbedingt vertraut mit FPGA- oder<br />

DSP-Applikationen sind, ist es wichtig Tools zur Verfügung zu<br />

stellen, die die Design-Produktivität erhöhen und die Entwicklungszeiten<br />

reduzieren. Dafür wurden von Altera Tools wie der<br />

SOPC Builder oder der DSP Builder entwickelt, mit denen Entwickler<br />

den konventionellen DSP-Entwicklungsprozess nutzen<br />

können und somit schnell zu der gewünschten Motorsteuerung<br />

kommen. (jj)<br />

n<br />

Der Autor: Stefano Zammattio ist Product Marketing Manager Altera Europe.<br />

Bilder: Altera<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011 21<br />

18_Coverstory Altera_500 (.indd 21 30.06.2011 12:15:56


Analog-ICs / Mixed-Signal-ICs<br />

Komparatoren<br />

Bild 1: Vereinfachtes<br />

Schaltbild eines Micropower-Komparators.<br />

Bild: Linear Technology<br />

Der Komparator<br />

Einfaches Bauteil - trotzdem viel zu beachten!<br />

Obgleich sie einfache Bauteile darstellen, erfüllen Komparatoren eine fundamentale<br />

Funktion: Zwischen zwei Spannungen (oder Strömen) bestimmen sie, welche die<br />

(der) größere ist. Beim Einsatz sind zahlreiche Spezifikationen zu beachten, auf die hier<br />

näher eingegangen wird. <br />

Autoren: Siegfried W. Best, Bob Dobkin<br />

Komparatoren sind vielseitige Bauelemente,<br />

deren Funktion in unzähligen Geräten<br />

oder Systemen benötigt werden. Die<br />

Grundfunktion ist der Vergleich einer<br />

Spannung mit einer stabilen Referenzspannung<br />

oder einfach der Vergleich zweier Spannungen.<br />

Verwendet wird diese Funktion als Spannungsumsetzer<br />

(Level Shifter), als Fensterdiskriminator, zur<br />

Taktrückgewinnung, zur Sinus-Rechteckwandlung,<br />

zur Kopfhörererkennung in tragbaren Geräten, als<br />

Radsensor in der Kfz-Elektronik im ABS, in Radarsystemen<br />

und so weiter. Manch ein Entwickler ist<br />

geneigt, einen Operationsverstärker als Komparator<br />

zu verwenden. Das ist grundsätzlich möglich, es<br />

gibt aber Unterschiede, die zu beachten sind.<br />

Vergleich von OpAmp und Komparator<br />

Beide haben von außen gesehen neben den beiden<br />

Stromversorgungspins einen invertierenden Eingang,<br />

einen nicht-invertierenden Eingang und ein<br />

Ausgang. Im Inneren hören aber die Gemeinsamkeiten<br />

auf. Zwar sehen die Eingangsstufen beider<br />

Bauteile sehr identisch aus, am Ausgang wird es<br />

aber komplexer. Einige OpAmps können die Funktion<br />

eines Komparators übernehmen, haben sie<br />

doch eine sehr hohe Verstärkung und gut balancierte<br />

differentielle Eingänge. In der Praxis sind<br />

aber bestimmte Spannungskomparatoren schneller<br />

als Allzweck OpAmps, außerdem haben Komparatoren<br />

zusätzliche Merkmale wie z.B. eine interne<br />

präzise Spannungsreferenz, eine einstellbare Hysterese<br />

und getaktete Eingänge. Warum man anstelle<br />

eines OpAmps besser einen Komparator einsetzt,<br />

darauf geht Bob Dobkin, CTO von Linear Technology,<br />

am Ende dieses Beitrags ein.<br />

Grundfunktionen von Komparator<br />

Der Komparator ist ein 1-Bit-Analog-Digital-Wandler.<br />

Wie bereits beschrieben hat er einen positiven<br />

und einen negativen Eingang. Ist die Spannung am<br />

positiven Eingang höher, geht der Ausgang in einen<br />

bestimmten Zustand oder gibt ein entsprechendes<br />

Signal aus. Je nach Ausgangskonfiguration (open<br />

collector oder push-pull) entspricht die Spannung<br />

am Ausgangspin dann der Kollektorspannung des<br />

Bipolartransistor oder der Drainspannung eines<br />

FETs, d.h. der Ausgangs wird niederohmig. Bei einer<br />

push-pull Konfiguration d.h. Gegentaktstufe (komplementäre<br />

NPN/PNP-Stufe), auch Totem-Pole genannt,<br />

geht er in den hochohmigen Zustand.<br />

Komparatorausgänge im Detail<br />

Der Ausgang eines Komparators kennt nur zwei<br />

Zustände, er beträgt etwa Null Volt oder ist in der<br />

Höhe der Betriebsspannung. Bipolare Rail-to-Rail<br />

Komparators haben einen gemeinsamen Emitterausgang<br />

mit einem kleinen Spannungsabfall zwischen<br />

der Ausgangsspannung und jeder Railspannung,<br />

dieser entspricht der Emitter-Kollektorspannung<br />

eines Transistors in Sättigung. Bei kleinen<br />

➔<br />

Bild: Falko Matte - Fotolia<br />

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Analog-ICs / Mixed-Signal-ICs<br />

Komparatoren<br />

Auf einen Blick<br />

Was der Entwickler beachten muss<br />

Komparatoren vergleichen Eingangsspannungen und geben am Ausgang<br />

ein entsprechendes Signal aus, das dann weiterverarbeitet wird.<br />

Dabei sind für den Einsatz in der jeweiligen Applikation die einzelnen<br />

Stufen und Parameter des Komparators zu beachten: die verschiedenen<br />

Eingangsstufen und Ausgangskonfi gurationen, die Verzögerunszeit,<br />

das Rauschen und den Jitter. Wir zeigen auch unter welchen<br />

Bedingungen ein OpAmp oder ein Komparator die richtige Wahl ist.<br />

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Analog-ICs / Mixed-Signal-ICs<br />

Komparatoren<br />

Ausgangsströmen ist die Ausgangsspannung eines CMOS Rail-to-<br />

Rail Komparator näher an der Railspannung als bei den bipolaren<br />

Gegenstücken. Die Masse der Komparatoren bietet generell glichfrei<br />

oder glitcharme TTL/CMOS-kompatible-Ausgänge.<br />

Ein Kriterium bei der Auswahl eines Komparator ist die Zeit, die<br />

der Ausgang benötigt um seinen Status zu ändern, wenn ein Signal<br />

am Eingang angelegt wird. Diese Zeitspanne ist die Verzögerungszeit<br />

im Bauteil und schließt die Anstiegs- und Abfallzeit der Ausgangstreiber<br />

nicht ein. Ein sehr schneller Komparator wie beispielsweise<br />

MAX961 oder MAX9010-MAX9013 von Maxim hat eine Verzögerungszeit<br />

von 4,5 ns oder 5 ns und eine Anstiegszeit 2,3 ns und 3 ns.<br />

Zu beachten sind auch die verschiedenen Effekte, die die Verzögerungszeit<br />

beeinflussen. Diese sind die Temperatur, die Lastkapazität<br />

und die Eingangsspannung, die über der Schaltschwelle liegt (input<br />

overdrive). Die Verzögerungszeit wird bezeichnet mit tPD- für den<br />

invertierenden Eingang und t PD+<br />

für den nichtinvertierenden Eingang.<br />

Die Differenz zwischen t PD+<br />

und t PDnennt<br />

man Skew (Zeitversatz).<br />

Ein weiterer Effekt auf die Verzögerungszeit ergibt sich aus der<br />

Versorgungsspannung. Schnelle Komparatoren verfügen über mit<br />

Latch versehene Ausgänge, die den Ausgangsstatus in einem bekannten<br />

Zustand halten, bis die Setup-and-hold Zeit der digitalen Eingänge,<br />

die versorgt werden, erfüllt ist. Hat die Digitalschaltung das Komparatorausgangssignal<br />

gelesen, kann über den Latchpin die Komparatorfunktion<br />

erneut aktiviert werden und dem nächsten Eingangssignal<br />

folgen. Schnelle Komparatoren verarbeiten ECL<br />

(emittercoupled- logic) Spannungspegel von beispielsweise -5 bis 0 V.<br />

PECL (positive-emitter-coupled-logic) Ausgänge bieten den selben<br />

Spannungsswing aber bei 0 bis 5 V. Auch gibt es Komparatoren mit<br />

Fünf Fragen an Bob Dobkin, Linear Technology Corporation<br />

Komparator oder<br />

Operationsverstärker<br />

Fünf Fragen an Bob Dobkin, Mitgründer, Chief Technology Officer und Vice<br />

President Engineering der Linear Technology Corporation.<br />

Bob Doblin ist Mitbegründer der Firma und seit über 30 Jahren Entwickler<br />

von hochleistungsfähigen Analog-ICs. Er hat viele Industrie-Standard-<br />

Schaltkreise kreiert und verfügt über über 50 Patente zu diesem Thema.<br />

Bild: Linear Technology<br />

Bob Dobkin: „Man sollte einen Komparator einsetzen, wenn<br />

Geschwindigkeit und die Verbindung zur Logik wichtige Faktoren<br />

sind. Man sollte einen OPV verwenden, wenn die Geschwindigkeit<br />

nicht so wichtig ist und weitere Randbedingungen beachtet werden.“<br />

Warum sollten Entwickler Komparatoren einsetzen<br />

anstatt Operationsverstärker<br />

Komparatoren sind speziell dafür entwickelt, sowohl<br />

mit kleinen als auch großen differenziellen<br />

Eingangsspannungen zu arbeiten. Außerdem sind<br />

sie dafür ausgelegt, schnell zu sein, und aus Sicht<br />

eines Entwicklers ist es umso besser, je schneller<br />

man den Komparator machen kann. Üblicherweise<br />

hat ein Komparator einen Ausgang, der speziell<br />

dafür geeignet ist, direkt mit unterschiedlichen<br />

Logikschaltungen verbunden zu werden. Diese<br />

Funktionen und Architekturen sind jedoch nicht<br />

immer die besten für unterschiedliche Applikationen.<br />

Ein Operationsverstärker (OPV) dagegen ist<br />

langsam; er hat eine Frequenzkompensation, die<br />

eine Verzögerung im Komparator verursacht.<br />

OPVs können über dem Eingang Rückkoppeldioden<br />

(back-to-back diodes) haben, was es ausschließt,<br />

große differenzielle Spannungen zu verwenden.<br />

Wenn man einen OPV verwendet, gibt es mehrere<br />

Dinge zu beachten. Während die Frequenzkompensation<br />

den OPV langsam machen kann, kann<br />

diese unerheblich sein, wenn man eine Funktion<br />

hat, die nicht schnell sein muss, wie z.B. die<br />

Stromversorgung oder Batteriespannungen. Der<br />

OPV, da frequenzkompensiert, wird beim Übergang<br />

nicht oszillieren. Im Gegensatz zum Komparator,<br />

der ein sehr hohes Verstärkungsbandbreitenprodukt<br />

hat, kann mit einigen zehn Picofarad,<br />

die vom Ausgang in den Eingang zurück gekoppelt<br />

werden, schwingen. Auch hat der OPV einen<br />

großen Ausgangshub, was besser sein kann,<br />

wenn der Ausgang bestimmte analoge Funktionen<br />

ansteuert.<br />

Man sollte also einen Komparator einsetzen,<br />

wenn Geschwindigkeit und die Verbindung zur<br />

Logik wichtige Faktoren sind. Man sollte einen<br />

OPV verwenden, wenn die Geschwindigkeit nicht<br />

so wichtig ist und die Chance besteht, dass der<br />

Ausgang auf den Eingang des OPVs koppelt und<br />

die Schaltung schwingt. Bei einem OPV muss<br />

man jedoch sorgfältig darauf achten, sicher zu<br />

stellen, dass er mit einer großen differenziellen<br />

Spannung arbeitet, wenn er als Komparator verwendet<br />

wird.<br />

Was sollte ein Entwickler bezüglich der Betriebsspannung<br />

(Nennspannung) beachten<br />

Natürlich müssen die Betriebsspannungen des<br />

Komparators mit den Spannungen der Ein- und<br />

Ausgänge übereinstimmen. Viele Komparatorty-<br />

pen können Eingänge haben, die mit Funktionen<br />

verbunden sind, die außerhalb des Systems liegen.<br />

Wenn dies der Fall ist, sollte man einen Komparator<br />

wählen, der Eingänge besitzt, die gut gegen<br />

Überspannungen und ESD geschützt sind.<br />

Einige Komparatoren haben Eingänge, die über<br />

der Versorgungsspannung oder unterhalb der<br />

Masse arbeiten. Wenn die Spannungen höher als<br />

die Komparator-Nennspannung ist, sollten geeignete<br />

Schutzmaßnahmen, wie ein den Strom begrenzender<br />

Widerstand und Klemmdioden benutzt<br />

werden, um eine Zerstörung zu verhindern. Der<br />

Ausgang des Komparators sollte an die Last angepasst<br />

sein, die er betreibt. Relais benötigen beispielsweise<br />

Spannungsunterdrückungsdioden,<br />

um große Spannungsspitzen beim Ausschalten zu<br />

unterdrücken. Diese Probleme sind zwar Extremfälle,<br />

aber sie treten ziemlich häufig auf und müssen<br />

berücksichtigt werden, wenn man den Komparator<br />

auswählt.<br />

Was sollte ein Entwickler bezüglich Geschwindigkeit,<br />

Laufzeitverzögerung, Toggle-<br />

Rate und Verlustleistung beachten<br />

Nach meiner Erfahrung ist die Geschwindigkeit<br />

eines Komparators die am häufigsten missver-<br />

24 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

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Analog-ICs / Mixed-Signal-ICs<br />

Komparatoren<br />

RSPECL (reduced-swing- PECL) Ausgängen. Einige schnelle Komparatoren<br />

haben LVDS (low voltage- differential-signaling) Ausgänge<br />

mit zwei Ausgängen für die symmetrischen Signalübertragung,<br />

deren Differenz der Spannungen für den Logikzustand ausschlaggebend<br />

ist. Der Spannungshub beträgt 300 mV um die absolute Spannung<br />

von 1,2 V (Common-Mode Spannung). Diese Ausgänge können<br />

direkt mit LVDS-Eingängen von Digitalschaltungen verbunden<br />

werden.<br />

Komparatoreingänge im Detail<br />

Was sind die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Eingangsarten<br />

(NPN-Eingang, Rail-to-Rail) im Detail Hierzu Bob Dobkin,<br />

der am Ende dieses Beitrag zusätzlich einige wesentliche Fragen<br />

zum Thema Komparatoren beantwortet:<br />

➔<br />

standene Spezifikation. Komparatoren werden<br />

beispielsweise bezüglich der Geschwindigkeit mit<br />

einer 5 mV Überspannung bei einem 100-mV<br />

-Schritt spezifiziert. Dies ist ein guter Weg, die<br />

Grundgeschwindigkeit eines Komparators zu betrachten.<br />

Der 100-Millivolt-Eingang stellt sicher,<br />

dass jede Stufe im Komparator bis auf ihre interne<br />

Grenze getrieben wird, so dass es keinen Geschwindigkeitsunterschied<br />

zwischen 100, 200<br />

oder 500 mV geben sollte. Dann wird das Eingangssignal<br />

mit den 100 mV abgestuft und treibt<br />

den Komparatoreingang 5 mV in die andere Richtung.<br />

Diese 5 mV sind verglichen mit den 100<br />

Millivolt eine sehr kleine treibende Kraft. Damit<br />

der Komparator also schnell wird, muss er aus<br />

seiner Sättigung von 100 mV kommen und dann<br />

mit diesen 5 mV Überschwingen auf das andere<br />

Spannungsextrem übergehen. Diese Geschwindigkeitsangabe<br />

ist deshalb ein guter Indikator für<br />

Geschwindigkeit und Laufzeitverzögerung des<br />

Komparators.<br />

Eine weitere Kenngröße eines Komparators ist die<br />

Toggle-Rate, die angibt, wie schnell der Komparatorausgang<br />

bei einem Rechtecksignal mit niedrigem<br />

Pegel am Eingang vor und zurück schaltet.<br />

Üblicherweise wird die Toggle-Rate bei 50 oder<br />

100 mV am Eingang gemessen. Dies ist ein guter<br />

Indikator für die Geschwindigkeit bei Applikationen<br />

wie dem generieren einer Rechteckspannung<br />

aus einem Sinussignal. Bei jedem Komparator<br />

stehen die Geschwindigkeit und Verlustleistung in<br />

engem Zusammenhang. Unterschiedliche Designs<br />

wie auch unterschiedliche Herstellungsprozesse<br />

haben verschiedene Verlustleistung. Ein<br />

schneller Fertigungsprozess für kleine Spannungen<br />

benötigt bei der gleichen Reaktionszeit weniger<br />

Leistung, als ein langsamerer Hochspannungsprozess.<br />

Deshalb sollte man, wenn man die<br />

Verlustleistung gering halten will, den Komparator<br />

auswählen, der mit der kleinsten Spannung auf<br />

dem schnellsten Fertigungsprozess läuft.<br />

Was muss ein Entwickler bezüglich des Rauschens<br />

beachten<br />

Rauschen gibt es bei jedem Komparator. Grundsätzlich<br />

ist ein Komparator ein Breitbandverstärker<br />

mit Klemmung, um die Laufzeitverzögerungen<br />

minimal zu halten, wenn der Ausgang in die eine<br />

oder andere Richtung in Sättigung geht. Wenn der<br />

Komparator in der Mitte dieses Bereichs arbeitet,<br />

dann verstärkt er das Rauschen der Eingangsstufe<br />

und auch der anderen Stufen in einem Breitbandverstärker<br />

mit hoher Verstärkungsbandbreite.<br />

Angenommen, der Komparator oszilliert nicht,<br />

wenn der Ausgang von einem Zustand in den anderen<br />

übergeht, wird der Mittenbereich des Übergangs<br />

sehr verrauscht sein. Dieses Rauschen<br />

kann wie Mehrfach-Übergänge zu den Logikschaltungen<br />

wirken, die der Komparator treibt.<br />

Wenn dies ein Problem darstellt, sollte man eine<br />

Hysterese einfügen, so dass das Schalten von einem<br />

zum anderen Zustand eine größere Änderung<br />

des Eingangspegels erfordert, als dies das<br />

Rauschen des Komparators hervorruft. Komparatoren<br />

mit bipolaren Transistoreingängen zeigen<br />

ein geringeres Frequenzrauschen als MOS-Bausteine.<br />

Wenn die Signalpegel nahe an den<br />

Rauschpegeln des Komparators liegen, ist es eine<br />

gute Idee, einen zusätzlichen Verstärker vor dem<br />

Komparator zu benutzen, um das Rauschen unter<br />

Kontrolle zu halten.<br />

Was sind die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen<br />

Komparatorausgänge (Offener<br />

Kollektor, Latched-Ausgang, ECL-Pegel, LVDS)<br />

Differenzielle Ausgänge, ob nun LVDS oder ECL,<br />

besitzen eine gewisse Sperre für unerwünschte<br />

Rückkopplungen vom Ausgang zum Eingang und<br />

sind deswegen weniger anfällig für das Oszillieren.<br />

Differenzielle Ausgänge können auch ohne<br />

Abschwächung des Signals abgeschlossene Kabel<br />

treiben.<br />

Ein offener Kollektorausgang eignet sich gut für<br />

analoge aber auch digitale Schnittstellen. Diese<br />

Ausgänge haben üblicherweise einen Pull-up-Widerstand<br />

oder eine Stromquelle und können hohe<br />

Spannungen treiben – manchmal weit über der<br />

Versorgungsspannung. Die meisten offenen Kollektorausgänge<br />

können auch hohe Ströme für<br />

Bausteine wir LEDs und Relais treiben. Ein unsymmetrischer<br />

Ausgang zeigt die Tendenz in den<br />

Eingang zurück zu koppeln und Schwingungen zu<br />

generieren. Ein „Strobe-latched-Ausgang“ kann<br />

die Rückkopplung in den Eingang minimieren.<br />

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Analog-ICs / Mixed-Signal-ICs<br />

Komparatoren<br />

Bild: National Semiconductor<br />

Bild: Linear Technology Bild: Linear Technology<br />

Bild 2: Komparatoren werden als Einfach-, Zweifach- und Mehrfachvarianten<br />

angeboten. Der LMV7231 ist ein 6fach Komparator, der sich u.a. so gut in<br />

Batteriemanagementsystemen zur Zellenüberwachung einsetzen lässt.<br />

Die unterschiedlichen Eingänge haben unterschiedliche Limitierungen<br />

des Eingangssignals. Die Emitter-basierte Sperrschicht eines<br />

NPN bricht zwischen 5 und 7 Volt durch. Dies begrenzt das differenzielle<br />

Eingangssignal für den Komparator auf diese Spannungen. Für<br />

höhere differenzielle Eingangsspannungen gibt es Strukturen, die<br />

PNP-Transistoren verwenden, die bis zu 30 Volt verkraften ohne beschädigt<br />

zu werden. CMOS-Eingangsstufen haben die gleichen Einschränkungen<br />

wo zu große Spannungen eines differenziellen Eingangs<br />

einen Durchbruch des Gateoxids hervorrufen. Viele dieser<br />

Bausteine haben einen gewissen Schutz vor Durchbruch an den Eingängen,<br />

es ist jedoch besser, das Design innerhalb der Limitierungen<br />

des Komparators zu entwickeln. Es wurden auch neue Komparatoren<br />

entwickelt, um als Teil eines Niederspannungssystems mit einer<br />

3- oder 5-Volt-Stromversorgung zu arbeiten. Diese Komparatoren<br />

sind üblicherweise nicht für große differenzielle Spannungen ausgelegt,<br />

da die Emitter-Basis oder der Gateoxid-Durchbruch ausreichend<br />

für alles innerhalb der Versorgungsspannung sind.<br />

Ein erweiterter Eingangsbereich wird erzielt, so Bob Dopkin<br />

weiter, wenn man Rail-to-Rail-Komparatoren einsetzt. Diese Komparatoren<br />

arbeiten von Masse bis zur positiven Versorgungsspannung<br />

und können das Schaltungsdesign vereinfachen. Das einzige<br />

Problem das auftritt, ist, dass verschiedene Transistoren auf unterschiedlichen<br />

Pegeln fühlen. Die Übergangsregion zwischen dem<br />

Niederspannungseingang und einem Eingang höherer Spannung<br />

schaltet einem Satz von Eingangstransistoren aus und einen zweiten<br />

ein, was in einer Änderung des Offsets abhängig vom Eingang<br />

des Komparators resultiert. Diese Offset-Änderung ist ein zusätzlicher<br />

Fehler, der am Eingang beachtet werden muss, wenn man den<br />

Betriebsbereich des Komparators betrachtet.<br />

Bild 3 oben: Applikation eines Komparators zur Überstromanzeige.<br />

Bild 4 unten: Applikation eines Komparators zur Ladungs/Entladungskontrolle<br />

an einem Akku für 3 bis 44V.<br />

Jitter von Komparatoren<br />

In einigen Applikationen werden schnelle Komparatoren verwendet,<br />

um aus Sinussignalen Rechteck-Taktimpulse zu formen. Da<br />

der Ausgangsjitter des Komparators den Taktjitter bestimmt, ist es<br />

wichtig, dessen Jitterspezifikationen zu kennen, um den Taktjitter<br />

zu berechnen. Generell beschreibt der Jitter die Zeitfehler eines<br />

Systems, dabei unterscheidet man zwei Jittertypen: Dem deterministischen<br />

Jitter und dem Random Jitter.<br />

Deterministischer Jitter ist definiert als Jitter mit nicht Gausscher<br />

Dichte-Verteilung, er ist zeitlich begrenzt und hat spezielle<br />

Ursachen: Duty-cycle Distortion (durch Zeitdifferenz zwischen<br />

ansteigender und fallender Flanke), EMI, Übersprechen sowie<br />

Masseprobleme und solche durch den Einfluss der Spannungsversorgung.<br />

Deterministischer Jitter wird durch den Spitze-zu-Spitze<br />

Wert beschrieben. Random Jitter ist definiert als Jitter mit Gausscher<br />

Dichte-Verteilung, die Amplitude ist zeitlich nicht begrenzt,<br />

der Wert wird als Effektivwert angegeben. Hauptquelle für Random<br />

Jitter ist thermisches Rauschen (weißes Rauschen) innerhalb<br />

von System-Komponenten. In einem Komparator zum Beispiel,<br />

hängt die Slewrate vom thermischen Rauschen ab und erzeugt<br />

Zeitfehler am Ausgang. Die Summe aus deterministischem und<br />

Random Jitter ist der Gesamt-Jitter, der durch einen Spitze-zu-<br />

Spitze Wert ausgedrückt wird. Konvertiert man den Random Jitter<br />

Effektivwert in einen Spitze-zu-Spitze Wert, kommt man zur Bit-<br />

Error Rate (BER).<br />

■<br />

Die Autoren: Bob Dobkin CTO und Vice President bei<br />

Linear Technology und Siegfried W. Best, Redaktion<br />

<strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong>.<br />

26 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011<br />

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Mixed Signal/Prozessoren<br />

Software<br />

Bild: Edmund Preiss<br />

C++ Advanced<br />

Developer Conference<br />

Wiederbelebung eines erfolgreichen<br />

Konzepts in Deutschland<br />

Edmund Preiss, Manager Business Development der Intel Softwareentwicklungswerkzeuge,<br />

berichtet von der C++ Konferenz in Prien am Chiemsee.<br />

Nach mehreren Jahren in einem Quasi-Tiefschlaf hat die Trainingsorganisation<br />

PPEDV den Schritt gewagt und das Konzept einer deutschen<br />

C++ Konferenz wiederbelebt. Am 5.und 6. Mai fand in Prien<br />

am Chiemsee die C++ Advanced Developer Conference (ADC) statt,<br />

die sich ausschliesslich dem Thema C/ C++ und nativer Programmierung<br />

widmete. Ziel war es, den etwa 100 Teilnehmern eine Informationsplattform<br />

anzubieten, auf der ihnen neun kompetente Präsentatoren<br />

über neueste Entwicklungen und Standardisierungstendenzen im<br />

C++ Umfeld berichten konnten. Einer der beiden Keynotesprecher<br />

war Boris Jabes, der das Microsoft C++ Entwicklungsteam leitet. Er<br />

verdeutlichte, dass die native C++ Programmiersprache bei Microsoft<br />

vor allem bei der parallelen Programmierung wieder an Bedeutung<br />

gewonnen habe.<br />

Daneben gab Aaron Coday, der bei Intel in EMEA für die Entwicklerunterstützung<br />

im Visual Computing Verantwortung trägt, in seiner<br />

Keynote einen Hardware-fokussierten Vortrag über die neueste Intel<br />

Core Architektur der zweiten Generation (Sandybridge). Er zeigte,<br />

wie AVX, neue Turbomodi, ein auf Hardware basierender Videotranscoder<br />

und integrierte Grafik geeignet sind, noch leistungsfähigere<br />

Applikationen hervorzubringen.<br />

Michael Wong, der unter anderem als Mitarbeiter von IBM im C++<br />

Standardisierungsgremium sitzt, nutzte seinen Vortrag, um offiziell<br />

den C++0x Standard mit seinen neuen Eigenschaften (Unterstützung<br />

für Parallelität und ROMable Devices inklusive von range-based for,<br />

auto inferences, decltype, constexpr, uniform initializer lists und<br />

lambdas) bekanntzugeben. Dieser C++ Standard wird derzeit unter<br />

dem Namen C++11 gehandelt, falls er nicht doch noch wegen letzter<br />

möglicher Verzögerungen im Standardisierungsverfahren in C++12<br />

umgetauft werden könnte. Weitere Vortrage behandelten die Thematiken<br />

Parallelprogrammierung und Parallelsierungskonzepte, Im Zusammenhang<br />

mit einer Podiumsdiskussion während einer Schiffsfahrt<br />

auf dem Chiemsee kam seitens der Teilnehmer zum Ausdruck,<br />

dass das Event als sehr positiv beurteilt wurde.<br />

Es bleibt zu hoffen, dass der positive Rücklauf auch im nächsten<br />

Jahr wieder zu einer weiteren C++ Konferenz für den deutschsprachigen<br />

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Analog-ICs / Mixed-Signal-ICs<br />

MCU mit Display-Treiber<br />

Smartcard-Batterielaufzeit<br />

von über 8 Jahre<br />

16-Bit-Mikrocontroller mit integriertem EPD-Treiber<br />

Der S1C17F57 ist ein 16-Bit-Mikrocontroller von Epson der speziell für den Einsatz in Smartcards mit E-Ink<br />

EPD-Displays konzipiert wurde. Der eingebaute EPD-Treiber kann bis zu 64 Segmente eines passiven EPDs<br />

mit zusätzlichen 2 Top- und 2 Backplane-Ausgängen ansteuern.<br />

Autor: Naveen Srinivasan<br />

Durch die hohe Integrationsdichte des Mikrocontrollers<br />

S1C17F57 können die Kosten von Smartcards mit EPD-<br />

Displays (electrophoretic display device oder auch Electronic<br />

Paper) weiter reduziert werden. Ein spezielles Power-Management<br />

stellt dabei die Funktionen in allen Einsatzbereichen<br />

sicher. Durch den integrierten EPD-Treiber, der in der Lage<br />

ist Spannungen bis zu 15 V auszugeben, sowie dem eingebauten<br />

Wellenform-Generator werden keine weiteren externen aktiven<br />

Komponenten benötigt, um ein passives, E-Ink-basierendes Panel<br />

zu treiben. Der ebenso enthaltene Temperatursensor hilft dabei,<br />

die geeignete Wellenform gemäß der gemessenen Temperatur auszuwählen<br />

und somit die Displayqualität zu optimieren. Dieser<br />

kann zusätzlich zum Feinabgleich des integrierten 32-kHz-Oszillators<br />

genutzt werden; damit können zeitbasierende OTP-Karten<br />

eine höhere Genauigkeit erzielen.<br />

Durch den effizienten DC/DC-Wandler sowie den sehr geringen<br />

Stromverbrauch im Powerdown-Modus ist der Mikrocontroller<br />

besonders für Smartcard-Applikationen geeignet. Typische Stromverbrauchswerte<br />

liegen bei 120 nA im Sleep-, 200 nA im aktiven<br />

RTC-Modus (Real Time Clock) und Datenerhaltung im RAM-<br />

Bereich, 500 nA im Halt-Mode bei laufendem 32 kHz Clock sowie<br />

12 µA im normalen Betrieb bei 32 kHz. Wie im Bild 1 gezeigt, kann<br />

damit eine Smartcard unter der Annahme einer 24 mAh Batterie,<br />

3 Jahre Lagerhaltung, 30 Aktivierungen pro Tag mehr als 8 Jahre<br />

betrieben werden.<br />

Um die Anzahl der zu treibenden EPD-Segmente zu erhöhen<br />

kann der Mikrocontroller optional mit einem separatem EPD-<br />

Treiber zum Beispiel dem S1D14F51 mit maximal 256 Segmentausgängen<br />

kaskadiert werden, damit können bis zu 320 EPD-Seg-<br />

Bild: Epson Semiconductor<br />

Bild 2: Um die Evaluierung des 16-Bit-Mikrocontrollers<br />

S1C17F57 zu erleichtern bietet Epson auch ein geeignetes<br />

Demo/Entwicklungs-Kit samt E-Ink-Display an.<br />

mente angesteuert werden. Dies ermöglicht Displays mit bis zu 45<br />

7-Segment-Buchstaben oder beispielsweise 22 alphanumerische<br />

14-Segment-Darstellungen auf einem E-Ink-Display.<br />

Die MCU S1C17F57<br />

Der Mikrocontroller S1C17F57 enthält 32 KByte Flash sowie 2<br />

KByte RAM. Es steht eine große Auswahl an Oszillator-Optionen<br />

bereit: 32 kHz Oszillator mit externem Quarz, integrierter 32 kHz<br />

Oszillator, maximal 4,3 MHz Keramik-Oszillator sowie einen inte-<br />

Einheit Eventbasierende OTP Zeitbasierende OTP<br />

Betriebsstrom @ 2 MHz Ipp mA 1 1<br />

Display-Update Strom Ipu µA 57 57<br />

Pulslänge für Berechnung tpp ms 100 100<br />

Pulslänge für Display-Update tpu ms 500 500<br />

Zusätzlicher Konstantstrom Ic nA 85 170<br />

Sekunden/Tag s 86400 86400<br />

Updates/Tag nd 1/Tag 15 15<br />

Durchschnittsstrom nA 107 192<br />

Batteriekapazität bc mAh 10 10<br />

Lagerstrom (Schlafstrom) nA 85 170<br />

Lagerzeit st Jahre 1 1<br />

Effektive Batteriekapazität mAh 9,26 8,51<br />

Betriebszeit Zeit Jahre 9,85 5,05<br />

Bild 1: Berechnung der<br />

Batterielebensdauer einer<br />

OTP-Karte auf der Basis<br />

der 16-Bit-MCU S1C17F57<br />

von Epson.<br />

28 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011<br />

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28_Epson_501 (jj).indd 28 30.06.2011 12:26:05<br />

timing-p


Analog-ICs / Mixed-Signal-ICs<br />

MCU mit Display-Treiber<br />

grierten, per Software selektierbaren Oszillator (2 MHz/1<br />

MHz/500 kHz). Zusätzlich ist eine Hardware-basierende RTC<br />

samt Kompensation von Zeitfehlern aufgrund schwankender<br />

Oszillatorfrequenzen integriert. Der justierbare Bereich liegt<br />

zwischen -15/32768 und +16/32768 s. Der eingebaute 16x16<br />

Multiplizierer sowie der 16x16+32 Multiplizier + Addier-<br />

Block benötigt nur 1 Clock-Zyklus und gewährleistet somit in<br />

Kombination mit dem Epson RISC-Core C17 (1 Befehl pro<br />

Takt-Zyklus) höchste Performance.<br />

Peripheriefunktionen<br />

Wie die anderen sehr leistungsfähigen S1C17 16-bit-MCUs<br />

von Epson wartet auch der S1C17F57 mit nützlichen Peripheriefunktionen<br />

auf. Diese sind zum Beispiel ein R/F (Resistance<br />

to Frequency) Analog-Konverter zur Messung von<br />

Temperatur und Feuchtigkeit), 2 Kanäle zur direkten Temperaturmessung,<br />

SVD (Supply Voltage Detection), serielle Interfaces<br />

wie SPI, UART (IrDA 1.0-kompatibel) oder I 2 C Master<br />

& Slave. (jj)<br />

■<br />

Der Autor: Naveen Srinivasan ist Mitarbeiter von Epson Semiconductor .<br />

Auf einen Blick<br />

Verlustleistungsarmer Mikrocontroller für<br />

Smartcards<br />

Der Mikrocontroller S1C17F57 ist in den verschiedensten Gehäusevarianten<br />

wie beispielsweise TQFP15-128, QFP15-128,<br />

Die mit Aluminium-Pads und auch als Die mit Goldbumps verfügbar.<br />

Der Version mit Goldbumps besitzt lediglich eine Dicke<br />

von 200 µm und ist damit gut für COF (Chip-on-Flex) und ACFbasierende<br />

Anwendungen für Smartcards geeignet.<br />

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28_Epson_501 (jj).indd 29 30.06.2011 12:26:12


Stromversorgungen<br />

Regler-ICs<br />

Für modernes<br />

Power-Management<br />

Regler-ICs mit integrierten FETs<br />

für Ströme bis 10 A<br />

Mit den Power-Management-Produkten der Baureihe Eco Speed<br />

erfüllt Semtech alle Anforderungen von POL-Applikationen (Point<br />

of Load). Dabei werden sowohl ökologisch als auch ökonomisch<br />

neue Maßstäbe gesetzt. Die integrierten FETs können mit<br />

Strömen bis 10 A arbeiten.<br />

Autor: Michael Fink<br />

Die Power-Management-ICs der Eco-Speed-Familie basieren<br />

auf der AOT-Technologie (Adaptive On Time) von<br />

Semtech, die zunächst in Notebooks und Industrie-PCs<br />

eingesetzt wurden und mit der man dort sehr gute Erfolge<br />

erzielt hat. Die schnelle Ausregelung von Transienten und der hohe<br />

Wirkungsgrad über einen weiten Eingangsspannungs- und Lastbereich<br />

sind die besonderen Eigenschaften dieser Technologie. Das<br />

Adaptive-On-Time-Regelverfahren ist eine Weiterentwicklung des<br />

COT-Prinzips (Constant On Time). Mit AOT hat Semtech eine<br />

Technik entwickelt, die ähnlich wie die digitale Regelung eine stabile<br />

Regelung über einen weiten Eingangsspannungsbereich und einen<br />

weiten Ausgangslastbereich bietet. Diese Eigenschaft ist bei COT und<br />

AOT grundsätzlich gegeben, da das Regelglied nicht auf Verstärkern<br />

sondern auf Komparatoren basiert. Durch den Einsatz der Kompara-<br />

Bild 2: Wirkungsgrad, abhängig von Last und Ausgangsspannung (links unten).<br />

Bild 3: Einschwingverhalten bei Übergang vom Power-Safe- auf den<br />

Lastmodus (links oben).<br />

Bild 4: Einschwingverhalten vom Last- in den Power-Safe-Modus (rechts oben).<br />

Auf einen Blick<br />

Erwartungen erfüllen<br />

Die Power-Managment-ICs der Baureihe Eco Speed erfüllen die Erwartungen<br />

des Anwenders bezüglich Flexibilität und Konfi gurierbarkeit. Alle wichtigen<br />

Parameter sind extern einstellbar und die Bausteine mit integrierten<br />

FETs sind in vier unterschiedlichen Leistungsklassen bis 10 A abgestuft.<br />

Für größere Lastströme ist der Controller auch ohne FETs erhältlich.<br />

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30 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011<br />

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30_Semtech_503 (jj).indd 30 01.07.2011 11:45:43


Stromversorgungen<br />

Regler-ICs<br />

Epson Microcontroller<br />

Unsere Flexibilität<br />

= Ihr Produkt-Vorsprung<br />

Bild 1: Die unterschiedlichen Power-Management-Regelungsverfahren im Vergleich.<br />

toren ist zum einen die Regelzeit um Faktor 4<br />

bis 5 schneller und man benötigt keine Kompensation,<br />

wie sie bei Reglern mit Spannungs-<br />

und Stromregelverfahren nötig sind.<br />

Somit fallen bei COT und AOT die Kompensationsberechnungen<br />

zweiter oder erster<br />

Ordnung weg.<br />

Vorteile der Adaptive On Time-Technik<br />

Der Vorteil von AOT gegenüber COT ist,<br />

dass die Frequenzschwankungen auf typisch<br />

±15 % reduziert wurden, somit ist die<br />

Frequenzabweichung mit der von über<br />

Strom und Spannung geregelten Schaltreglern<br />

vergleichbar. Bei AOT wird die Einschaltzeit<br />

(Adaptive On Time) des oberen<br />

FETs über einen externen Widerstand und<br />

ein integriertes Zeitglied fest eingestellt, die<br />

Ausschaltzeit ist somit nur noch vom Laststrom<br />

abhängig. Das gesamte Design wird<br />

für eine nominale Last ausgelegt. Ändert<br />

sich das Lastmoment, so ändert sich auch<br />

kurzzeitig die Schaltfrequenz. Durch diese<br />

lastabhängige Frequenzänderung ist der<br />

Regler in der Lage, Transienten sehr schnell<br />

zu regeln und aus diesem Grund reduzieren<br />

sich die Ausgangskapazitäten und die<br />

Gesamtkosten der Schaltung sind geringer.<br />

Der zweite Vorteil von AOT ist der automatische<br />

Power-Safe-Modus. Die Ausschaltzeit<br />

ist lastabhängig und bewirkt eine<br />

proportionale Änderung der Schaltfrequenz.<br />

Mit kleiner werdender Last wird<br />

auch die Frequenz kleiner, somit werden<br />

automatisch die Schaltverluste kleiner und<br />

der Wirkungsgrad steigt. Das AOT-Regelverfahren<br />

erreicht auch bei kleinen Lasten<br />

einen relativ hohen Wirkungsgrad.<br />

Ähnliche Wirkungsgrade werden auch<br />

bei höheren Taktfrequenzen erreicht. An<br />

der Kurve in Bild 2 kann man auch sehr<br />

schön erkennen, dass die Eco-Speed-Familie<br />

- hier am Beispiel des SC417 – auch bei<br />

großem Umsetzungsverhältnis (mehr als<br />

10) Wirkungsgrade zwischen 85 % und 90<br />

% erreicht. Natürlich kann man auch den<br />

Wirkungsgrad durch gezielte Auswahl der<br />

externen Komponenten noch weiter optimieren.<br />

Der Ultrasonic Power Safe Mode begrenzt<br />

die untere Frequenz auf 25 kHz und<br />

vermeidet, dass die Schaltimpulse im hörbaren<br />

Bereich liegen. Es gibt aber auch<br />

Bausteine, bei denen die untere Frequenzbegrenzung<br />

vom Anwender individuell<br />

einstellbar ist (Bilder 3 und 4).<br />

Virtueller ESR<br />

Ähnlich wie bei Reglern mit Hystereseoder<br />

Ripple-Modus, wird die Ausgangsspannung<br />

über die Spannungsschwankung<br />

am Ausgang gemessen. Da bei AOT die<br />

On-Time (Einschaltzeit des oberen FETs)<br />

vorgewählt ist, werden nur die negativen<br />

Werte der Welligkeit der nominalen Ausgangsspannung<br />

geregelt. COT- und AOT-<br />

Regler sind quasi halbe Hysterese-Modus-<br />

Regler. Die Welligkeit entsteht im Wesentlichen<br />

durch den ESR (serieller Ersatzwiderstand)<br />

der Ausgangskapazitäten. Somit<br />

kann man bei dieser Technologie die gewünschte<br />

Welligkeit der Ausgangsspannung<br />

auswählen. Nun fragt man sich berechtigter<br />

Weise, was passiert beim Einsatz<br />

von keramischen Kondensatoren, die von<br />

Haus aus einen kleinen ESR haben. Schaltet<br />

man mehrere davon parallel, dann wird<br />

der ESR nochmals kleiner. Semtech hat<br />

hierfür den so genannten „virtuellen ESR“<br />

entwickelt, eine einfache Methode, um<br />

den sicheren Einsatz von keramischen<br />

Kondensatoren zu gewährleisten.<br />

Smart-Drive-Funktion<br />

Zusätzlich haben Eco-Speed-Bausteine die<br />

Smart-Drive-Funktion integriert. Sie unterdrückt<br />

Störungen, die durch das schnelle<br />

Einschalten der FETs auftreten (Bilder 5<br />

und 6). Häufig werden solche Effekte durch<br />

Gate-Widerstände oder durch so genannte<br />

Snapper (Filterschaltung zwischen Phase<br />

und Masse) gedämpft. Diese schaltungstechnischen<br />

Lösungen sind in der Regel<br />

mit höheren Verlusten behaftet. Smart-<br />

Drive gibt eine langsam ansteigende Gate-<br />

Spannung solange vor, bis ein definierter<br />

Spannungspegel an der Phase anliegt, dann<br />

wird die volle Gate-Spannung angelegt. Da-<br />

Epson hat den Anspruch, besonders<br />

praxisgerechte Lösungen für Ihre<br />

Herausforderungen zu finden.<br />

Dies zeigt sich bei unseren Microcontrollern<br />

durch maximale Flexibilität im gesamten<br />

Einsatzspektrum.<br />

Voraussetzung für Ihren<br />

Produkt-Vorsprung:<br />

> Komplett: Abdeckung verschiedenster<br />

Applikationen durch eine umfassende<br />

Microcontroller-Produktfamilie<br />

> Innovativ: Integrierte LCD-Driver für<br />

höchste Displayauflösung bei mimimalem<br />

Energieverbrauch<br />

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Gehäuseformen und Varianten für jede<br />

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Stromversorgungen<br />

Regler-ICs<br />

Bilder: Semtech<br />

Bild 5: Beispiel für „normale“ FET-Schaltvorgänge.<br />

Bild 6: FET-Schaltvorgänge mit Smart-Drive.<br />

mit hat man quasi ein gedämpftes Schalten des FETs ohne große<br />

Verluste einzufahren.<br />

Die Eigenschaften von Smart-Drive sind für das gesamte System<br />

von Bedeutung. Im System werden dadurch die elektromagnetischen<br />

Abstrahlungen reduziert.<br />

14 Bausteine<br />

Die Eco-Speed-Familie umfasst derzeit 14 Bausteine, die man in<br />

unterschiedliche Kategorien einteilen kann (siehe Bild auf der<br />

ersten Seite). Einmal gibt es Bausteine für reine 5-V-Applikationen,<br />

das sind die SC17x-Regler, die es mit verschiedenen Stromstärken<br />

von 1 bis 4 A gibt. Dann die Varianten von 3 bis 24 V bzw.<br />

28 V und Strömen von 3 A bis 10 A, die durch die Regler SC403<br />

bis 417 bzw. SC424/427 abgedeckt werden.<br />

Für größere Leistungen stehen die Controller SC418/19/93, die<br />

mit externen FETs arbeiten und somit die höchste Flexibilität bieten,<br />

zur Verfügung. Mit diesen Controllern kann man sehr viel höhere<br />

Ströme abdecken, dabei aber auch die besten Wirkungsgrade<br />

erreichen.<br />

Der SC493 ist dabei eine Besonderheit, da dieser Baustein über<br />

I 2 C programmiert und überwacht werden kann. Dabei war es<br />

Semtech wichtig, dass die Regelung nach wie vor analog ist, man<br />

aber die Eigenschaften wie Ausgangsspannung, Strombegrenzung,<br />

R-78C_420x80_0311_Layout 1 6/16/2011 11:18 AM Page 1<br />

Anlaufverzögerung und Anlaufverhalten digital einstellen kann.<br />

Zusätzlich kann das System den Status des Bausteins abfragen,<br />

zum Beispiel ob er in Regelung ist oder nicht, ob es Störungen, wie<br />

Überstrom oder zu niedrige Eingangsspannung gibt, oder wie<br />

hoch die Betriebstemperatur ist.<br />

Ausblick<br />

Diese quasi „kombinierte“ Analog-Digital-Technologie liegt bei<br />

Semtech im Fokus und es werden in nächster Zeit weitere Produkte<br />

hinzukommen. Der Anwender kann hier auf ein Produktspektrum<br />

zugreifen, das für viele verschiedene Applikationen einsetzbar ist<br />

und immer auf der gleichen Technologie basiert, die den neuesten<br />

Anforderungen entspricht und das Power-Management-Design wesentlich<br />

vereinfacht. Natürlich gibt es von Semtech auch eine umfangreiche<br />

Unterstützung beim Design. Angefangen beim Online-<br />

Design-Tool CSIM, mit dem man einen ersten Schaltplan erstellen<br />

und das prinzipielle Verhalten simulieren kann. Des Weiteren gibt es<br />

verschiedene Anwendungsbeispiele zu denen Schaltpläne, Testprotokolle<br />

und die BOM sowie Evaluation-Boards gehören, mit denen<br />

man die Bauteile in einer realen Umgebung testen kann. (jj) n<br />

Der Autor: Michael Fink ist Mitarbeiter der Semtech Germany GmbH<br />

in Hallbergmoos.<br />

Platzsparend und ohne zusätzliche Kühlung: Das Original - in der 3. Generation.<br />

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30_Semtech_503 (jj).indd 32 01.07.2011 11:45:49


Stromversorgungen<br />

Batterien/Akkus<br />

Mobile Energie<br />

Trends im Markt für Batterien, Akkus und Ladetechnik<br />

Duracell hat ein neues Alkali-Batterie-Portfolio entwickelt, mit<br />

dem die Ansprüche der verschiedenen Konsumentengruppen<br />

noch besser bedient werden können. Zu dem Portfolio gehören die<br />

Premiumbatterie Duracell Ultra Power, der Klassiker Duracell Plus<br />

sowie das neue Einstiegsmodell Simply Duracell.<br />

Duracell Ultra Power ist die leistungsstärkste Alkali-Batterie und<br />

hält entscheidend länger in Geräten mit hohem Energiebedarf. Sie ist<br />

mit der Powercheck-Technologie ausgestattet, die den Ladezustand<br />

der Batterie über zwei Kontaktpunkte anhand einer Farbskala sichtbar<br />

macht. Der Konsument kann sich also jederzeit über den Ladezustand<br />

der Batterie informieren. Als Neuheit wurde Einstiegsprodukt Simply<br />

Duracell eingeführt, es bietet zum günstigen Preis den Start in die<br />

Duracell-Markenqualität.<br />

Mit Duracell myGrid wurde eine innovative Ladestation mit Konduktionstechnologie<br />

entwickelt, die Schluss mit Kabel- und Steckerchaos<br />

macht. Das Drop-and-Go-Ladepad lädt kabellos bis zu vier<br />

Geräte gleichzeitig auf. Dazu können beispielsweise Mobiltelefone<br />

und Musikplayer an beliebiger Stelle auf der rund 17 cm x 15 cm großen<br />

Fläche des Pads platziert werden. Duracell myGrid ist kompatibel<br />

mit vielen Geräten von Apple, BlackBerry, Nokia und Motorola sowie<br />

allen Handys, Smartphones und MP3-Playern, die über einen Mikrooder<br />

Mini-USB-Ladeanschluss verfügen. Auch das Produktportfolio<br />

für den wachsenden Akku-Markt wird von Duracell kontinuierlich<br />

weiterentwickelt. Zur neuesten Akkutechnologie gehören Duracell<br />

Stay Charged Akkus (ehemals ActiveCharged), die sofort einsetzbar<br />

und für Geräte mit hohem Energiebedarf geeignet sind. Diese Akkus<br />

haben eine äußerst geringe Selbstentladung und verfügen selbst nach<br />

einem Jahr noch über 80 % ihrer ursprünglichen Kapazität. Im Standard-Bereich<br />

sind die NiMH-Akkus geeignet für Fotokameras, aber<br />

auch für alltägliche technische Geräte wie Wecker, Radio oder Spielzeug.<br />

Die kraftvolle Premium-Variante Supreme ist besonders für digitale<br />

Kameras und für Geräte mit hohem Energieverbrauch konzipiert.<br />

Im Bereich der Batterien für professionelle Anwender setzt Duracell<br />

weiterhin auf das Procell-Sortiment.<br />

Duracell Professional steht für engagierten Service in Zusammenarbeit<br />

mit den professionellen Kunden und Nutzern in Europa. Er<br />

bietet Präsenz in zehn europäischen Ländern, Betreuung von länderübergreifenden<br />

Kunden, sowie den Zugriff auf die Kompetenz des<br />

Duracell-Technikzentrums.<br />

Auch bei Batterien für professionelle und <strong>industrie</strong>lle Anwendungen<br />

geht ein Trend in Richtung „Green“ und Nachhaltigkeit. Neben<br />

der Premium-Leistung und Qualität der Duracell-Batterien, wird<br />

auch im Profi-Segment dieser Zusatznutzen zusammen mit einem<br />

hervorragenden Service immer wichtiger.<br />

Der Markt für mobile Energie wird weiter wachsen. Duracell arbeitet<br />

hier mit einem Produktportfolio, welches bereits deutlich über die<br />

klassische Batterie hinaus entwickelt wurde. Weitere Entwicklungen<br />

werden das Ziel verfolgen, die Bedürfnisse von Konsumenten und<br />

professionellen Anwendern noch besser und umfassender zu befriedigen.<br />

Auch neue Verordnungen wie die EU-Batterierichtlinie sorgen<br />

für einen Wandel. Duracell informiert und berät dazu die Entwickler<br />

und Partner in Unternehmen und Industrie über die Gesetzeslage.<br />

Energieeffiziente und nachhaltige Produkte werden am Markt weiter<br />

an Bedeutung gewinnen. Das Thema Nachhaltigkeit ist bereits seit<br />

Jahren wichtiger Teil von der Unternehmensphilosophie und Strategie<br />

bei Duracell und Procter & Gamble. Daher sieht man dort von<br />

der Herstellung über die Verpackung bis hin zur Entsorgung die<br />

Nachhaltigkeitsziele und deren Umsetzung als eine gemeinsame Basis<br />

für zukünftige Lösungen zu „mobiler Energie“. (jj) <br />

n<br />

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Die R-78C-Familie<br />

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30_Semtech_503 (jj).indd 33 01.07.2011 11:45:52


Stromversorgungen<br />

Opto-Triacs<br />

Bild 1: Schaltzeichen (a) und vereinfachter Aufbau (b) eines Wechselstromschalters.<br />

Wechselstromschalter<br />

Steuerung per Opto-Triac<br />

Wechselstromschalter sind Halbleiterbausteine, die zur Steuerung von<br />

Verbrauchern dienen, die direkt an das Wechselstromnetz angeschlossen<br />

sind. Somit kann der Bezugspunkt beim Ansteuern des Wechselstromschalters<br />

auf dem Potenzial der Netzspannung liegen. Die galvanische<br />

Trennung der Ansteuereinheit und die Frage, wie sie sich im Fall eines<br />

Wechselstromschalters implementieren lässt stehen im Mittelpunkt des<br />

Beitrages. Autoren: L. Gonthier, J.-M. Simonnet, A. Passal<br />

Ist eine galvanische Trennung zwischen Mikrocontroller und<br />

Wechselstromschalter erforderlich Der Bezugspunkt für das<br />

Ansteuern eines Wechselstromschalters kann Verbindung zur<br />

Netzspannung haben. Wenn also ein Mikrocontroller (MCU)<br />

den Wechselstromschalter direkt ansteuert, hat auch dieser eine<br />

direkte Verbindung zum Netzpotenzial. Man war in der Vergangenheit<br />

der Auffassung, dass eine direkte Verbindung zwischen<br />

MCU und Stromnetz vermieden werden muss, da sie die Störimmunität<br />

des jeweiligen Geräts beeinträchtigt. Im Laufe der Jahre<br />

konnte jedoch nachgewiesen werden, dass eine solche Anordnung<br />

durchaus gute Störimmunitäts-Eigenschaften vorweisen kann und<br />

dass der Anschluss eines Mikrocontrollers an einen stabilen, nicht<br />

potenzialfreien Bezugspunkt günstig für die Störsicherheit ist.<br />

Eine Betriebsisolation wird benötigt, wenn der Bezugspunkt der<br />

Steuerungsschaltung nicht identisch mit dem Bezugspunkt des<br />

Wechselstromschalters ist. Dies ist u.a. bei neuen Geräten der Fall,<br />

in denen ein Umrichter zur Ansteuerung eines Drei-Phasen-Motors<br />

dient und der Mikrocontroller an den Gleichstromkreis angeschlossen<br />

ist, während der Wechselstromschalter mit dem Wechselstromnetz<br />

verbunden ist. Hier wird ein Pegelumsetzer für die<br />

Kommunikation zwischen MCU und Wechselstromschalter benötigt.<br />

Es ist üblich, für diese Aufgabe einen Opto-Triac zu verwenden,<br />

doch funktioniert ein solches Bauelement nicht einwandfrei<br />

bei der Vollwellen-Ansteuerung von Wechselstromschaltern.<br />

Opto-Triac zum Ansteuern eines Wechselstromschalters<br />

Die heute angebotenen Wechselstromschalter basieren auf den<br />

verschiedensten Technologien und Designs. Am bekanntesten<br />

sind Standard-Triacs, Snubberless-Triacs sowie die Anfang der<br />

1990er Jahre vorgestellten Wechselstromschalter.<br />

Um einen Triac oder einen Wechselstromschalter einzuschalten,<br />

muss ein Gate-Strom zwischen dem Gate (G) und dem Anschluss<br />

A1 (bei einem Triac) bzw. zwischen Gate und COM-Anschluss<br />

(bei einem Wechselstromschalter) fließen. Bei einem Triac spielt<br />

die Richtung des Stroms keine Rolle, was den beiden antiparallel<br />

geschalteten Dioden zwischen G und A1 zu verdanken ist.<br />

In seinem inneren Aufbau unterscheidet sich ein Wechselstromschalter<br />

von einem Triac, denn das Gate ist hier der Emitter eines<br />

NPN-Bipolartransistors. Es ist deshalb nur eine PN-Sperrschicht<br />

(implementiert durch P1 und N1 im Bild 1) vorhanden, sodass der<br />

Strom ausschließlich aus dem Gate heraus, aber nicht in das Gate<br />

hinein fließen kann.<br />

Um einen Triac galvanisch isoliert anzusteuern, setzt man in der<br />

Regel einen Opto-Triac in Serienschaltung mit den Anschlüssen<br />

A2 und G des Triacs ein. Zusätzlich wird ein Widerstand in Reihe<br />

geschaltet, um die Stromstärke für das Gate zu reduzieren. Gezündet<br />

wird der Baustein durch einen positiven Gate-Strom, wenn die<br />

am Triac liegende Spannung unmittelbar vor dem Einschalten positiv<br />

ist, bzw. durch einen negativen Strom im umgekehrten Fall.<br />

Eine solche Lösung eignet sich für alle Triacs. Die Zündung des<br />

Triacs erfolgt dabei in den Quadranten Q1 und Q3.<br />

Da Wechselstromschalter ausschließlich von Strömen mit negativem<br />

Vorzeichen gezündet werden können, steuert ein Opto-Triac<br />

den Wechselstromschalter nur bei negativer Netzspannung an. Der<br />

Verbraucher erhält deshalb immer nur während jeder zweiten Halbwelle<br />

Strom, was für die meisten Anwendungen nicht sinnvoll ist.<br />

34 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

34_STM_504 (jj).indd 34 30.06.2011 12:30:29


Stromversorgungen<br />

Opto-Triacs<br />

Allerdings gibt es inzwischen neuere Applikationen, in denen dieses<br />

Verhalten gewünscht ist. – beispielsweise bestimmte Pumpen in Kaffeemaschinen,<br />

die über eine eingebaute Diode verfügen, oder Elektromagnete<br />

für die Türverriegelung von Waschmaschinen.<br />

Hier kommt deshalb ein Wechselstromschalter, angesteuert<br />

durch einen Opto-Triac, durchaus in Frage. Dabei muss lediglich<br />

beachtet werden, dass die Potenzialdifferenz zwischen G und COM<br />

nicht größer als 10 V sein darf, um die G-COM-Sperrschicht nicht<br />

zu zerstören. Zwei Lösungen bieten sich an, um das Anlegen der<br />

positiven Halbwelle der Netzspannung bei eingeschaltetem Opto-<br />

Triac zu verhindern:<br />

■ Blockieren der positiven Spannung mithilfe einer Hochspannungs-Diode<br />

in Reihe mit dem Opto-Triac (Bild 2).<br />

■ Verwendung einer Niederspannungs-Diode parallel zur COM-<br />

G-Sperrschicht (Bild 3) als Bypass für die hohe positive Spannung.<br />

Anzumerken ist, dass im ersten Fall der Opto-Triac und die ➔<br />

Auf einen Blick<br />

Galvanische Trennung per Opto-Triac<br />

Wechselstromschalter dienen der Steuerung von Verbrauchern, die<br />

direkt an das Wechselstromnetz angeschlossen sind. Der Artikel widmet<br />

sich der Notwendigkeit einer galvanischen Trennung der Ansteuereinheit<br />

und der Frage, wie sich diese im besonderen Fall eines<br />

Wechselstromschalters implementieren lässt.<br />

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Stromversorgungen<br />

Opto-Triacs<br />

Bild 2: Lösung für die Halbwellen-Ansteuerung eines Wechselstromschalters<br />

mit Seriendiode.<br />

Bild 4: Schaltplan für die Vollwellen-Ansteuerung eines Wechselstromschalters<br />

per Opto-Triac.<br />

Bild 3: Lösung für die Halbwellen-Ansteuerung eines Wechselstromschalters<br />

mit Paralleldiode.<br />

Diode durch einen in Sperrrichtung gepolten Opto-Thyristor, dessen<br />

Anode mit dem Gate des Wechselstromschalters verbunden<br />

ist, ersetzt werden sollten.<br />

Vollwellen-Ansteuerung mit Opto-Triac<br />

In Hausgeräte-Anwendungen müssen die meisten Verbraucher im<br />

Vollwellen-Modus angesteuert werden. Eine Anpassung der soeben<br />

angeführten Schaltungen mit dem Ziel, das Zünden des<br />

Wechselstromschalters bei beiden Halbwellen zu gewährleisten,<br />

wird verworfen. Die Lösung besteht vielmehr darin, einen Niederspannungs-Kondensator<br />

hinzuzufügen, der am Beginn der positiven<br />

Halbwelle einen Strom in das Gate fließen lässt. In dem Schaltplan<br />

zu dieser Lösung sind zwei Niederspannungs-Dioden zu erkennen<br />

(Bild 4). Das Funktionsprinzip geht aus Bild 5 hervor:<br />

1. Der Opto-Triac schaltet ein und lädt den Kondensator C auf V GT<br />

(ca. 0,7 V) auf. Die COM-G-Sperrschicht wird dadurch leitend,<br />

und der Wechselstromschalter wird durch einen negativen Gate-<br />

Strom gezündet.<br />

2. Der Wechselstromschalter bleibt bis zum nächsten Nulldurchgang<br />

eingeschaltet. Die G-COM-Spannung wird wegen des leitenden<br />

Wechselstromschalters auf 0,7 V gehalten, und C bleibt geladen.<br />

3. Mit zunehmender Stromstärke im Wechselstromschalter steigt<br />

auch V G-COM<br />

an, sodass von C ein negativer Strom kommt, der den<br />

Wechselstromschalter für die folgende Halbwelle einschaltet.<br />

In dieser Lösung bleibt der Wechselstromschalter am Beginn einer<br />

jeden Halbwelle so lange abgeschaltet, wie es für das erneute<br />

Aufladen des Kondensators C erforderlich ist. Der Wechselstromschalter<br />

schaltet ein, sobald die an ihm liegende Spannung einen<br />

Wert von ungefähr 10 V erreicht. Starke leitungsgebundene Störungen<br />

sind durch dieses Verhalten nicht zu befürchten, denn der<br />

aus dem Netz entnommene Strom ist wegen des nach dem Nulldurchgang<br />

in den Kondensator fließenden Ladestroms nach wie<br />

vor weitgehend sinusförmig. (jj)<br />

n<br />

Die Autoren: Laurent Gonthier, Jean-Michel Simonnet und Antoine Passal<br />

sind Mitarbeiter von STMicroelectronics.<br />

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NEWS<br />

Bild 5: Diagramm zur Funktionsweise der Schaltung aus Bild 4.<br />

Bilder: ST Microelectronics<br />

36 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

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34_STM_504 (jj).indd 36 30.06.2011 12:30:39


Stromversorgungen<br />

Mess-Tipp<br />

Welligkeitsmessung an Netzteilen<br />

Hochfrequente Impulsspitzen eliminieren<br />

Die Welligkeit am Ausgang eines Netzteils sollte<br />

nicht mit einer langen Masseleitung gemessen<br />

werden, wie man sie an Oszilloskopen normalerweise<br />

vorfindet, denn in diese Leitung können<br />

Impulsspitzen einstreuen, die im Ausgangssignal<br />

selbst eigentlich gar nicht vorhanden sind. Dies<br />

lässt sich einfach nachweisen, indem man die<br />

Anschlussleitungen des Oszilloskops nach dem<br />

Verbinden mit dem Netzteil bewegt. Man sieht<br />

dann deutlich, wie die Störungen durch das Bewegen<br />

der Masseleitung abwechselnd stärker und<br />

schwächer werden (Bild 1).<br />

Für das Messen der Welligkeit verzichtet man<br />

besser ganz auf die Masseleitung. An der Spitze<br />

des Tastkopfs ist der Abstand zwischen Plus und<br />

Masse sehr klein. Man verbindet die Tastkopfspitze<br />

stattdessen mit einer Steckbuchse, wie man<br />

sie überall erwerben kann. Der mittlere Anschluss<br />

der Buchse wird nun mit dem Ausgang<br />

des Netzteils verlötet, während man den anderen<br />

Anschluss über einen oberflächenmontierbaren<br />

Mehrschicht-Keramikkondensator von 0,1 µF<br />

mit Masse verbindet. Das Oszilloskop wird nun<br />

auf eine obere Grenzfrequenz von 5 MHz eingestellt.<br />

Zum Messen der Welligkeit führt man die<br />

Tastkopfspitze in die Buchse ein. Das ganze sollte<br />

aussehen wie in Bild 2. Auf diese Weise erhält<br />

man eine akzeptable Welligkeitsmessung ohne<br />

störende Impulsspitzen.<br />

Ein Mehrschicht-Keramikkondensator mit einer<br />

Kapazität von 0,1 µF wird auf der Rückseite<br />

der Leiterplatte mit den beiden Leitungen verbunden.<br />

Gemeinsam mit der Steckbuchse filtert<br />

dieser Kondensator all jene hochfrequenten Anteile<br />

aus, die beim Messen der Welligkeit vorkommen<br />

können. Elektrolyt , Papier und Kunststofffolienkondensatoren<br />

sind für die Entkopplung<br />

bei hohen Frequenzen nicht besonders gut<br />

geeignet. Der Grund hierfür ist, dass diese Kondensatoren<br />

im Prinzip aus zwei Metallfolien mit<br />

einer dazwischenliegenden dielektrischen<br />

Schicht bestehen, die zusammen zu einer Rolle<br />

aufgewickelt werden. Eine solche Struktur besitzt<br />

eine beträchtliche Eigeninduktivität und<br />

Bild 1: Oszilloskop-Tastkopfspitze mit Masse-Leitung.<br />

Bild 3: Für die Messung wurde ein 0,1 µF Kondensator<br />

eingesetzt, um Impulsspitzen zu beseitigen.<br />

wirkt bei Frequenzen über einigen Megahertz<br />

weniger wie ein Kondensator, sondern mehr wie<br />

eine Induktivität.<br />

Im vorliegenden Fall wurde deshalb ein Mehrschicht-Keramikkondensator<br />

mit einer Kapazität<br />

von 0,1 µF benutzt, um jegliche hochfrequenten<br />

Impulsspitzen zu eliminieren (Bild 3). Man kann<br />

auf diese Weise die tatsächliche Welligkeit mit<br />

der Schaltfrequenz messen, ohne dass die Messung<br />

durch hochfrequente Impulsspitzen verfälscht<br />

wird. (jj) <br />

n<br />

Der Autor: John LoGiudice, STMicroelectronics.<br />

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Bild 2: Aufbau für das Messen der Welligkeit am<br />

Ausgang eines Netzteils.<br />

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Stromversorgungen<br />

Mess-Tipp<br />

ESR-Anforderungen für<br />

stabile Spannungsregler<br />

Auf einfache Weise ermittelt<br />

Viele Entwicklungsingenieure haben immer wieder Probleme mit der Stabilität<br />

von Linearreglern im Feld. Abhilfe schafft die Bestimmung des ESR des<br />

Ausgangskondensators. Autoren: Steve M. Sandler, Bernhard Baumgartner<br />

und Florian Hämmerle<br />

Da von Herstellerseite normalerweise nur wenige Informationen<br />

über die Regelstabilität von Linearreglern veröffentlicht<br />

werden, ist es nicht weiter verwunderlich, dass Entwickler<br />

sich vor Problemen in diesem Zusammenhang sehen.<br />

Bei den meisten Linearreglern bestimmt der ESR (Serienwiderstand,<br />

engl. Equivalent Series Resistance) des Ausgangskondensators<br />

die Nullstelle des Regelkreises, welche den Regler stabilisiert. Die<br />

Datenblätter der Regler bieten meist nur wenige Informationen darüber,<br />

wie die Ausgangskapazität und der ESR des Ausgangskondensators<br />

als externe Parameter die Regelstabilität beeinflussen.<br />

In diesem Artikel wird eine einfache Methode vorgestellt, wie<br />

basierend auf einer einzigen, einfachen Messung, der zur Erreichung<br />

einer bestimmten Phasenreserve benötigte ESR für beliebige<br />

Ausgangskondensatoren ermittelt werden kann.<br />

Allgemeines über Linearregler<br />

Für die meisten Linearregler, unabhängig von der Reglertopologie,<br />

liefert die Ausgangsimpedanz des Reglers alle notwendigen Informationen,<br />

um den benötigten ESR zur Erzielung einer bestimmten<br />

Phasenreserve zu bestimmen.<br />

Die meisten am Markt verfügbaren Linearregler sind auch ohne<br />

angeschlossenen Ausgangskondensator im Leerlauf grundsätzlich<br />

stabil. Daher ist es möglich, die Ausgangsimpedanz des Reglers als<br />

Funktion über die Frequenz ohne angeschlossenen Ausgangskondensator<br />

zu messen. Das Ergebnis der Impedanzmessung kann in<br />

drei markante Bereiche eingeteilt werden:<br />

■ 1) Bei Gleichspannung und bei niedrigen Frequenzen ist die<br />

Ausgangsimpedanz ein reeller Widerstand, welcher durch die<br />

Lastregelung des Reglers und den Referenzspannungsteiler definiert<br />

wird.<br />

■ 2) Im zweiten Bereich ist die Ausgangsimpedanz induktiv, wobei<br />

die Induktivität vom Laststrom und der Reglerbandbreite abhängt.<br />

■ 3) Im dritten Bereich kann die Ausgangsimpedanz, abhängig<br />

von der Art des Reglers, wieder rein reell werden.<br />

Da die beschriebene Methode zur Ermittlung des benötigten<br />

ESR auf der Ausgangsimpedanz beruht, ist der erste Schritt die<br />

breitbandige Messung der Ausgangsimpedanz. Die Messungen für<br />

diesen Beitrag wurden mit dem vektoriellen Netzwerkanalysator<br />

38 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011<br />

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38_Omicron_420 (sb).indd 38 30.06.2011 12:34:48


Stromversorgungen<br />

Mess-Tipp<br />

Bild: darknightsky - Fotolia<br />

Auf einen Blick<br />

Der ESR bringt`s<br />

Durch eine einzige, einfache Messung mit einem vektoriellen Netzwerkanalysator<br />

ist es möglich den für eine gewünschte Phasenreserve<br />

benötigten ESR des Ausgangskondensators eines Linearreglers zu<br />

bestimmen. Durch die Erfüllung der ESR Anforderungen beim niedrigsten<br />

auftretenden Laststrom wird ein stabiler Betrieb des Reglers<br />

auch bei höheren Lastströmen sichergestellt.<br />

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420ei0711<br />

Bode 100 und dem Picotest J2111A Strominjektor durchgeführt.<br />

Die Auswahl dieser beiden Geräte erfolgte aufgrund ihrer hohen<br />

Messbandbreite sowie der direkten Messmöglichkeit von Phasenreserve<br />

und effektiver Güte in Abhängigkeit von der Ausgangsimpedanz.<br />

Die Messungen sollten beim geringsten zu erwartenden<br />

Laststrom gemacht werden, da hier normalerweise die geringste<br />

Phasenreserve auftritt. Es ist sogar so, dass der minimale Laststrom<br />

oft die Grenzen der erreichbaren Reglerleistung definiert.<br />

Messung der Ausgangsimpedanz<br />

Bild 1 zeigt den für die Messung der Ausgangsimpedanz verwendeten<br />

Messaufbau. Als Messobjekt dient ein Regler LM317, welcher<br />

sich auf dem VRTS Demoboard der Firma Picotest befindet.<br />

Die Ausgangsimpedanz des LM317 Spannungsreglers wurde bei<br />

Lastströmen von 25 und 50 mA ermittelt. Das in Bild 2 dargestellte<br />

Ergebnis der Messung zeigt deutlich die drei genannten Bereiche<br />

und bestätigt die Abhängigkeit der Impedanz vom Laststrom. Zusätzlich<br />

zum Laststrom ist die Ausgangsimpedanz auch von der<br />

Ausgangsspannung und der internen Kompensation des Reglers<br />

abhängig. Aus diesem Grund kommt man für verschiedene Regler<br />

zu unterschiedlichen Ergebnissen.<br />

Bild 3 zeigt das Ersatzschaltbild des Reglers mit angeschlossenem<br />

Ausgangskondensator, bestehend aus der Kapazität C OUT<br />

und<br />

dem äquivalenten Serienwiderstand ESR. Die Ausgangsinduktivität<br />

LO ist laststromabhängig. RS und RP können ebenfalls laststromabhängig<br />

sein.<br />

Die Induktivität LO kann im induktiven (ansteigenden) Bereich<br />

der Kurve an einem beliebigen Punkt mittels folgender Formel ermittelt<br />

werden. Für die Berechnung wurde der Widerstandswert<br />

bei 40 kHz der im aktuellen Fall 1 Ohm entspricht gewählt.<br />

Die Werte für RS und RP können direkt aus der Messkurve entnommen<br />

werden. Aus dem niederfrequenten Bereich erhalten wir<br />

für RS 120 mOhm und aus dem hochfrequenten Bereich für RP 10<br />

Ohm. Ein Großteil des Widerstandes RS stammt vom Kontaktwiderstand<br />

der Verbindungen zum Messobjekt.<br />

➔<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011 39<br />

38_Omicron_420 (sb).indd 39 30.06.2011 12:34:53


Stromversorgungen<br />

Mess-Tipp<br />

Bild 3: Reglerersatzschaltbild mit angeschlossenem Ausgangskondensator.<br />

Bild 1: Messaufbau zur Messung<br />

der Ausgangsimpedanz.<br />

Die Ableitung der Anforderungen an den ESR wird hier nicht im<br />

Detail betrachtet. Der benötigte ESR kann direkt aus den Ersatzschaltbildkomponenten<br />

sowie der gewählten Ausgangskapazität<br />

C OUT<br />

und der angestrebten Phasenreserve PM mittels der untenstehenden<br />

Formel berechnet werden.<br />

Weiters kann die Regelbandbreite aus der äquivalenten Induktivität<br />

LO und der Ausgangskapazität COUT berechnet werden. Ein<br />

praktisches Beispiel zur ESR-Berechnung: Betreibt man den LM317<br />

mit einer Ausgangsspannung von 3,3 V und einem Laststrom von<br />

25 mA, können die Werte für LO, RP und RS wie gezeigt aus der<br />

Kurve in Abbildung 2 ermittelt werden. Weiter wird ein 22 µF Kondensator<br />

als Ausgangskapazität COUT gewählt.<br />

Bei einer angestrebten Phasenreserve von 38 Grad ergibt sich ein<br />

erforderlicher ESR von 139 mOhm.<br />

Die zu erwartende Regelbandbreite des Reglers kann aus der äquivalenten<br />

Induktivität LO und der Ausgangskapazität C OUT<br />

über die<br />

bekannte Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von Induktivität<br />

und Kapazität ermittelt werden.<br />

Formel 4<br />

Für die praktische Überprüfung der Ergebnisse wurde ein Tantal-<br />

Kondensator von 22 µF ausgewählt und mit dem Bode100 von<br />

Omicron Lab und dem zugehörigen Impedanzmessadapter B-<br />

SMC vermessen. Diese Messung wird in einer detailierten Applikationsschrift<br />

beschrieben, welche unter http://www.omicron-lab.<br />

com/application-notes/capacitor-esr-measurement.html frei erhältlich<br />

ist.<br />

Aus der in Bild 4 gezeigten Impedanzkurve kann eine Kapazität<br />

von 22 µF und ein ESR von 121 mOhm bei der erwarteten Bandbreite<br />

von 16 kHz abgelesen werden. Zu diesem ESR müssen noch<br />

die Kontaktwiderstände der Steckverbindung des verwendeten<br />

VRTS Demoboards hinzuaddiert werden, so dass insgesamt von<br />

einem ESR von circa 140 mOhm ausgegangen werden kann.<br />

Bild 2: LM317<br />

Ausgangsimpedanz in<br />

Ohm für 25 mA und 50<br />

mA Laststrom.<br />

40 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011<br />

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38_Omicron_420 (sb).indd 40 30.06.2011 12:34:57


Stromversorgungen<br />

Mess-Tipp<br />

Bilder: Omicron Lab<br />

Messung der Phasenreserve<br />

Schließlich wird das OMICRON Lab Bode 100 und der Picotest<br />

J2111A Strominjektor eingesetzt, um durch eine nicht invasive<br />

Messung der Phasenreserve das Ergebnis zu verifizieren. Bei der in<br />

Bild 5 dargestellten Messung wird über die festgestellte Ausgangsimpedanzanhebung<br />

im Bereich der Durchtrittsfrequenz die Phasenreserve<br />

und Regelbandbreite der Schaltung ermittelt. Die theoretischen<br />

Grundlagen hierzu sind in einer frei verfügbaren Applikationsschrift<br />

unter http://www.omicron-lab.com/application-notes/non-invasive-stability.html<br />

im Detail beschrieben. Das Ergebnis<br />

zeigt eine Regelbandbreite von 16,4 kHz und eine Phasenreserve<br />

von circa 38°.<br />

Schlussbemerkung<br />

Die nichtinvasive Messung der Phasenreserve mit dem vektoriellen<br />

Netzwerkanalysator Bode 100 und dem Picotest J2111A Strominjektor<br />

ermöglicht die Beurteilung der Reglerstabilität auch<br />

für Regler bei denen kein Zugriff auf die Regelschleife besteht.<br />

Eine Verbesserung der Regelstabilität kann einen signifikanten<br />

positiven Einfluss auf die Systemleistung des Reglers haben. Dies<br />

äußert sich meist in einer niedrigeren Ausgangsimpedanz, einem<br />

optimierten Verhalten bei dynamischen Laständerungen sowie<br />

einer verbesserten PSRR und Rückflussdämpfung des Reglers.<br />

(sb)<br />

■<br />

Bild 4: Impedanzkurve<br />

des verwendeten<br />

22 µF Tantalkondensators.<br />

Bild 5: Nichtinvasive<br />

Bestimmung der<br />

Phasenreserve und<br />

Regelbandbreite.<br />

Rundum<br />

energieeffi zient<br />

Effizientes Energiemanagement ist eine der<br />

großen Herausforderungen der Zukunft, der<br />

sich Panasonic Electric Works mit gezielten<br />

Neuentwicklungen stellt. Unsere Komponenten<br />

spielen heute in den Bereichen Energiegewinnung,<br />

-speicherung, -verteilung und<br />

-verbrauch eine wesentliche Rolle:<br />

Leistungsrelais und DC-Schütze erfüllen<br />

die besonderen Anforderungen für den<br />

Einsatz in Photovoltaikanlagen<br />

PhotoMOS, bistabile Leistungsrelais und<br />

ECO-Power-Meters für Smart Metering<br />

machen den Energieverbrauch transparent<br />

Die neueste Generation der PIR-Sensoren<br />

„PaPIRs“ überzeugt durch miniaturisierte<br />

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Panasonic Komponenten –<br />

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Der Autoren: Steve M. Sandler, Managing<br />

Director Picotest, Bernhard Baumgartner<br />

Business Manager (Omicron Lab) und<br />

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38_Omicron_420 (sb).indd 41 30.06.2011 12:35:03


Stromversorgungen<br />

Netzteil-ICs<br />

Bild 1: Wird die<br />

Stand-by-Elektronik<br />

durch ein<br />

eigenes Netzteil<br />

versorgt und die<br />

Motorsteuerung<br />

vom Netz getrennt,<br />

sinkt der Stromverbrauch<br />

der<br />

Anlage um rund<br />

90 %.<br />

Bilder: Recom Electronic<br />

Energiewende und was nun<br />

Kleine Stand-by-Netzteile bieten enorme Sparpotenziale<br />

Es genügt nicht, den Stecker zu ziehen, wenn wir in Urlaub fahren oder Glühbirnen<br />

gegen LEDs zu tauschen. Wir müssen unsere Heim- und Büro<strong>elektronik</strong> gezielt durch<br />

sparsame Produkte ersetzen, die einen besseren Wirkungsgrad haben und im Schlafmodus<br />

extrem sparsam sind. Bei der Versorgung von Stand-by-Schaltungen spielen<br />

modulare Kleinstnetzteile von Recom mit Leerlaufverlusten um 100 mW eine ganz<br />

wichtige Rolle. <br />

Autor: Reinhard Zimmermann<br />

Fukushima hat in Deutschland einen „Nuklearschock“<br />

ausgelöst, der letztlich ähnliche Folgen<br />

haben wird wie der Ölschock vor knapp<br />

40 Jahren. Wie damals werden wir angesichts<br />

steigender Preise sehr daran interessiert sein, alle erdenklichen<br />

Sparpotenziale zu nutzen. Und die sind<br />

immens. Schätzungen des Öko-Instituts Freiburg zufolge<br />

ließe sich durch den Einsatz energiesparender<br />

Produkte im privaten Bereich der Stromverbrauch um<br />

bis zu 60 % reduzieren. Weitere 20 % können durch<br />

energiebewusstes Verhalten eingespart werden.<br />

Energieverschwendung im Dienste der<br />

Bequemlichkeit<br />

Beim Einschalten einer Glühbirne bekommen wir inzwischen<br />

Gewissensbisse. Dagegen ist die Energieverschwendung<br />

durch „Stand-by-Betrieb“ weitgehend<br />

unbeachtet geblieben. Nur wenige Verbraucher<br />

sind sich im Klaren darüber, welch hoher Anteil ihrer<br />

Stromrechnung allein der Bequemlichkeit geschuldet<br />

ist. Nehmen wir beispielsweise die Steuerung eines<br />

Garagentors oder einer Jalousie. Beide sind nur wenige<br />

Minuten pro Tag aktiv - aber rund um die Uhr in<br />

Bereitschaft. Für den Antrieb ist einiges an Leistung<br />

erforderlich – je nach Größe 200 W oder auch mehr.<br />

Würden sie manuell geschaltet, wäre ihre Auswirkung<br />

auf die Stromrechnung ohne jede Bedeutung. Da sie<br />

aber über Fernbedienung oder Sensoren gesteuert<br />

werden, ist zusätzliche Elektronik erforderlich, die<br />

rund um die Uhr in Bereitschaft bleiben muss. In den<br />

Prospekten finden sich bislang nur Angaben über die<br />

Leistungsstärke des Antriebs oder die Zeit, die während<br />

dem Öffnen oder Schließen verstreicht. Über<br />

den Strombedarf im Schlafmodus findet sich zumindest<br />

bei älteren Systemen nichts. Dabei ist dieser für<br />

den Energiebedarf des Systems weit entscheidender<br />

als die reine Motorleistung, da diese nur in maximal<br />

0,5 % der Zeit abgerufen wird. Bis vor kurzem war es<br />

die Regel, die Stand-by-Elektronik aus dem Hauptnetzteil<br />

zu speisen und dieses dafür permanent am<br />

Netz zu halten. Da solche Netzteile für hohe Leistung<br />

ausgelegt sind und im Leerlauf einen extrem schlechten<br />

Wirkungsgrad haben, wird auf diese Weise rund<br />

10 Mal mehr Energie verschwendet, als für die Versorgung<br />

der Stand-by-Elektronik erforderlich wäre.<br />

Aktuell schlägt sich diese Technik mit rund 50 € jährlich<br />

auf unserer Stromrechnung nieder, obwohl wir<br />

mit 5 € dieselbe Bequemlichkeit kaufen könnten. ➔<br />

42 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

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42_Recom (jj).indd 42 30.06.2011 12:38:52


Stromversorgungen<br />

Netzteil-ICs<br />

Auf einen Blick<br />

Kleinstnetzteile mit geringen Leerlaufverlusten<br />

Während die Welt nach Fukushima überraschend schnell zur Tagesordnung<br />

übergegangen ist, hatte das politische Nachbeben in Deutschland<br />

weit reichenden Konsequenzen für die Energieversorgung. Wer heute<br />

den schnellen Ausstieg aus der Kernenergie fordert, muss bereit sein,<br />

die Einsparpotenziale konsequent zu nutzen. Bei der Versorgung von<br />

Stand-by-Schaltungen spielen modulare Kleinstnetzteile von Recom mit<br />

Leerlaufverlusten um 100 mW eine ganz wichtige Rolle.<br />

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www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011 43<br />

42_Recom (jj).indd 43 30.06.2011 12:38:57


Stromversorgungen<br />

Netzteil-ICs<br />

Bild 4: Der 1-W-AC/DC-Wandler<br />

RAC01 von Recom<br />

verbraucht im Leerlauf<br />

nur 30 mW und damit<br />

um Faktor 16 weniger<br />

als in der EuP-Richtlinie<br />

spezifiziert! Auch das<br />

6-W-Modul liegt mit 250<br />

mW noch deutlich unter den<br />

Vorgaben.<br />

Bild 2: Standby-Netzteile der neuesten Recom-Generation glänzen mit niedrigen<br />

Leerlaufleistungen bis 30 mW.<br />

Bild 3: Ab 2013 dürfen in Europa maximal 500 mW für Standby- und<br />

Scheinaus-Betrieb verbraucht werden.<br />

Sparsamkeit wird zum Verkaufsargument<br />

Aber die Zeiten ändern sich, Sparsamkeit wird zum Verkaufsargument.<br />

Schon locken Prospekte neuer Modelle mit Hinweisen wie:<br />

„Energieverbrauch weniger als 2 W im Schlafmodus“. Eine Verbesserung<br />

um bis zu rund 90 % wird dadurch erzielt, dass Stand-by-Elektronik<br />

und Sensorik aus einem eigenen Netzmodul versorgt werden,<br />

dessen Leistung nur den Bedarf der Stand-by-Schaltung deckt. Hauptnetzteil<br />

und Motor<strong>elektronik</strong> werden über ein Relais vom Netz getrennt<br />

– ganz so, als würde man manuell Ein/Aus schalten (Bild 1).<br />

Beispiele dieser Art gibt es zahlreich. Auch ältere HiFi-Geräte fallen<br />

in diese Kategorie. Das Netzteil des Hauptverstärkers ist üppig dimensioniert,<br />

damit die Bässe gut kommen. Da eine geringe Restwelligkeit<br />

ausschlaggebend ist für den Hörgenuss, kommen ausschließlich linear<br />

geregelte Netzteile zum Einsatz, deren Wirkungsgrad generell<br />

schlecht ist. Wird die Anlage über die Fernbedienung abgeschaltet,<br />

bleibt auch hier das Hauptnetzteil am Netz, um den Stand-by-Kreis<br />

versorgen zu können. Bei Anlagen, die vor 2010 auf den Markt kamen,<br />

dürften 10 bis 20 W die Regel sein. Spartipp: Manuell abschalten<br />

oder eine neue Anlage kaufen.<br />

Denn auch hier führt das neue Konzept zum Ziel: Die Stand-by-<br />

Elektronik über ein eigenes kleines Netzteil versorgen und das Hauptnetzteil<br />

mittels Relais abschalten. Der Hörgenuss wird durch das kleine<br />

Schaltnetzteil nicht getrübt, da es nur im Schlafmodus aktiv ist.<br />

Kleine Netzmodule gibt es von Recom in sehr enger Staffelung von<br />

1, 2, 3 und 6 Watt (Bild 2), damit sie je nach Applikation immer im<br />

Bereich ihrer Nennleistung und damit bei maximalem Wirkungsgrad<br />

betrieben werden können. Die Mehrkosten für diesen Aufwand haben<br />

sich für den Endverbraucher oft schon innerhalb weniger Monate<br />

oder Jahre amortisiert.<br />

Scheinaus: Die Menge macht’s<br />

Wer mit kritischem Blick durch Haus oder Büro geht, findet unzählige<br />

Steckernetzteile, die permanent Strom verbrauchen, ohne<br />

wirklich „in Betrieb“ zu sein. Solche Steckernetzteile haben eines gemeinsam<br />

– sie sind nicht abschaltbar und über ihren Leerlaufverbrauch<br />

findet sich nichts im Datenblatt des Gerätes, das sie versorgen<br />

sollen. Zwar sind es meist nur Leistungen von wenigen Watt, aber 30<br />

solcher Netzteile in Haus und Büro summieren sich schnell auf einen<br />

Gesamtverbrauch von 100 W und mehr. Denn die Menge macht’s...!<br />

Die Anfang 2010 in Kraft getretenen EU-Rahmenrichtlinie EuP<br />

(Energy-using Products) wirkt der Energieverschwendung auch in<br />

diesem Bereich massiv entgegen. Sie gilt für Produkte, die in hohen<br />

Stückzahlen verkauft werden – von der elektrischen Zahnbürste bis<br />

zum Monitor. Dürfen Geräte im Scheinaus-Betrieb aktuell noch bis<br />

zu 1 W verbrauchen, halbiert sich dieser Wert ab Januar 2013 auf 500<br />

mW (Bild 3). Interessant: Auch Hersteller von Produkten, die in kleineren<br />

Stückzahlen produziert werden und nicht unter die EuP-Richtlinie<br />

fallen, setzten auf die neue Technik. Denn wenn der König Kunde<br />

auf Energiespar-Sterne schaut, kann man aus Imagegründen nicht<br />

darauf verzichten.<br />

Kleine Leistung – hohe Lebenserwartung<br />

Gab es noch vor wenigen Jahren kaum AC/DC-Netzmodule mit kleiner<br />

Leistung, so ist inzwischen eine richtige Marktnische entstanden.<br />

Mit den Leistungsklassen 1 W, 2 W, 3 W und 6 W ergänzt Recom die<br />

bislang verfügbaren 4- und 5-W-Module so, dass für jede denkbare<br />

Anwendung immer die effizienteste Lösung verfügbar ist. Mit einer<br />

minimalen Leerlaufleistung von 30 mW für den 1-W-Wandler geht es<br />

dabei längst nicht mehr um die Einhaltung von Richtlinien, sondern<br />

um maximal mögliche Energieeffizienz.<br />

Der neuen AC/DC-Module sind für viele Jahre Dauerbetrieb konzipiert.<br />

Für die beiden Kleinen – den RAC01 bzw. RAC02 wird eine<br />

MTBF nach MIL-HDBK-217F von mehr als 1 Mio. Stunden spezifiziert<br />

(Bild 4). Alle Modelle sind bis 3,75 kV AC /1 Minute isoliert,<br />

kurzschlussfest sowie gegen Überspannung und Überlast geschützt.<br />

Die Umgebungstemperatur darf ohne Derating bis +85 °C (RAC01)<br />

betragen. Als europäischer Hersteller mit globaler Ausrichtung verwendet<br />

Recom nur hochwertige Komponenten und gibt auf alle<br />

Wandler 3 Jahre Gewährleistung. Neben Leistungsverbrauch und Zuverlässigkeit<br />

hat das Thema Elektromagnetische Verträglichkeit einen<br />

hohen Stellenwert im Home- und Büro-Bereich. Schließlich will man<br />

sich neben der neu aufflammenden Elektrosmog-Debatte rund ums<br />

Handy keine neuen Störquellen ins Haus holen. Netzteile im Home-<br />

Bereich unterliegen der strengen Class B-Norm nach EN 55022/55024,<br />

die eine um 10 dBµV geringere Störstrahlung vorgibt, als die im <strong>industrie</strong>llen<br />

Bereich zulässige Class A.<br />

Recom hat seine RAC-Familie serienmäßig mit Class B-Filtern ausgestattet.<br />

Störungen werden so unmittelbar an der Quelle beseitigt,<br />

sodass die Bauteile im Vergleich zu externen Filtern kleiner dimensioniert<br />

werden können. Dies hat wiederum eine positive Auswirkung<br />

auf den Leistungsverbrauch im Leerlaufbetrieb. (jj)<br />

n<br />

Der Autor: Dipl.-Ing. Reinhard Zimmermann ist Produkt Marketing Manager<br />

bei der Recom Electronic GmbH.<br />

44 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

42_Recom (jj).indd 44 30.06.2011 12:39:03


Stromversorgungen<br />

Neue Produkte<br />

Hohe Zuverlässigkeit und hoher Wirkungsgrad<br />

1+1-redundantes Netzteil<br />

Bild: Bicker Elektronik<br />

Bild: XP Power<br />

Bild: MTM Power<br />

Bicker Elektronik hat das 1+1-redundante,<br />

1 HE hohe 19“-Netzteil<br />

R1S2-5300V4H mit einer Ausgangsleistung<br />

von 300 W ausgestattet.<br />

Fällt ein Netzteileinschub<br />

aus, übernimmt der andere ohne<br />

Kostenoptimiert für die Grossserie<br />

150 W Open Frame-Netzteile<br />

Die Netzteil-Serie VFT von XP Power<br />

mit Einfachausgang haben<br />

Abmessungen von 3“ x 5“ und<br />

Bauhöhe 1,4”. Sie liefern 100 W,<br />

mit Lüfter bis 150 W, arbeiten im<br />

AC/DC- und DC/DC-Module bis 200 W<br />

Absolut wasserdicht<br />

Ob Spritzwasser, Kondenswasser<br />

oder unter Wasser – MTM Power-<br />

Module sind absolut wasserdicht.<br />

Das Verfahren des thermoselektiven<br />

Vakuumvergusses ermöglicht<br />

den störungsfreien Einsatz mit<br />

Eingangsspannungen 90...264 V<br />

Unterbrechung die volle Last. Eigenschaften<br />

sind: temperaturgeregelte<br />

Lüfter, MTBF 196.000 h, Abmessungen<br />

230 x 176 x 41,8 mm 3 ,<br />

Wirkungsgrad 84 %, PFC, Eingang<br />

90...264 V/47...63 Hz, Überlastund<br />

Überspannungsschutz. Im<br />

Kurzschlussfall erfolgt die Abschaltung<br />

sämtlicher Ausgänge. Verfügbare<br />

Ausgangsspannungen sind:<br />

+3,3, +5, +12 V und -12 V, sowie<br />

Standby-Ausgang mit +5 V, der mit<br />

bis zu 2,5 A belastet werden kann.<br />

infoDIREKT <br />

Weitbereichseingang von 90...264<br />

V AC, verfügen über aktive PFC<br />

und liefern die Ausgangsspannungen<br />

+5, +12, +15, + 24 oder<br />

+48 V DC. Als Leerlaufleistungsaufnahme<br />

sind weniger als 0,5 W<br />

sowie modellabhängige, durchschnittliche<br />

Wirkungsgrade von<br />

83...90 % angegeben. Ein Zusatzausgang<br />

mit 12 V DC bzw. 5 V DC<br />

bei dem 5 V DC-Modell zur Lüfterversorgung<br />

ist Standard. Die Geräte<br />

verfügen über Überspannungs-,<br />

Überlast-, Kurzschlussschutz<br />

sowie Senseanschlüsse.<br />

infoDIREKT <br />

531ei0711<br />

AC und 100...353 V DC. Die Modulserie<br />

PM-IP67A hat Singleund<br />

Dual-Ausgangsspannungen<br />

von 5, 12, 15, 24, 36, 48, ±12,<br />

±24, ±48 und 12/24 V DC. Sie<br />

sind für den weltweiten Einsatz<br />

unter extremen Umgebungsbedingungen<br />

wie Staub und Feuchtigkeit<br />

konzipiert. Die Module haben<br />

Dauerausgangsleistungen<br />

von 50, 75, 100 oder 200 W, sind<br />

leerlauf- und kurzschlussfest und<br />

arbeiten im Temperaturbereich<br />

von -25 bis +70 °C.<br />

infoDIREKT <br />

530ei0711<br />

532ei0711<br />

Produkt des Jahres<br />

Power Multilayer Induktivität WE-PMI<br />

• Platz 1 bei der Leserwahl der ELEKTRONIK im Bereich passive Bauelemente<br />

• Strombelastbarkeit bis 2,4 A<br />

• RDC-Werte kleiner 0,2 Ω<br />

• Für DC/DC-Converter mit hohen Schaltfrequenzen<br />

• Entwickelt für mobile tragbare Endgeräte<br />

• Ab Lager verfügbar<br />

• Kostenlose Muster<br />

www.we-online.de<br />

Unverstärkte Pad Typen<br />

SBC-5 grau 5 W/mK<br />

SBC-3 grau 3 W/mK<br />

SBC rosa 1,5 W/mK<br />

Weiche, gelartige Pads mit einer<br />

Shorehärte von 2 - 10° - beidseitig<br />

haftend<br />

Stärken 0,5 bis 5,0 mm<br />

Glasgewebe Deckfolie Pads<br />

SB-V0-7 7 W/mK<br />

SB-V0-3 3 W/mK<br />

SB-V0YF 1,3 W/mK<br />

SB-V0<br />

1,3 W/mK<br />

Glasgewebe Deckfolie und weiche,<br />

gelförmige Unterseite.<br />

Shorehärte 2 - 20°. Einseitig haftend bis<br />

klebend. Stärken 0,5 bis 5,0 mm<br />

Silicon-Glasgewebe Folie<br />

SB-HIS-4 4 W/mK<br />

SB-HIS-2 2 W/mK<br />

SB-HIS<br />

1 W/mK<br />

Dünne glatte Folie, auch einseitig<br />

klebend.<br />

Stärken 0,23 und 0,30 mm<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

<strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

45<br />

45_PB Stromversorgungen.indd 45 30.06.2011 12:40:45


Stromversorgungen<br />

AC-Quellen<br />

Zwei starke Typen<br />

Wie man sich am besten für eine lineare oder<br />

eine getaktete AC-Leistungsquelle entscheidet<br />

Bei der Suche nach einer AC-Leistungsquelle für Test- und Versuchszwecke<br />

stößt der Anwender bei der Auswahl eines geeigneten Geräts<br />

sehr bald auf die Fragestellung: „linear oder getaktet“ Es ist beileibe<br />

nicht so, dass linear geregelte Geräte nicht mehr „aktuell“ wären,<br />

beide Technologien haben vielmehr ihre spezifische „Daseinsberechtigung“.<br />

<br />

Autor: Joachim Tatje<br />

Erfolgsentscheidende Betriebseigenschaften<br />

von AC-Leistungsquellen<br />

sind die Frequenz, der Strom und<br />

die Regelung. Andere Auswahlkriterien<br />

sind Baugröße, Gewicht, Betriebstemperatur<br />

und der Preis. Für viele einfache<br />

Anwendungen können sowohl lineare als<br />

auch getaktete Geräte befriedigende Ergebnisse<br />

liefern. Im Falle anspruchsvollerer<br />

Anwendungen wird nur eine der beiden<br />

Technologien die Ansprüche des Betreibers<br />

wirklich erfüllen.<br />

Mitchel Orr, Vertriebs-Spezialist des kalifornischen<br />

Herstellers Pacific Power Source,<br />

PPS, hat einen Leitfaden zur Auswahl<br />

des best geeigneten Gerätes zusammengestellt.<br />

Er weiß, warum er diese Tipps gibt,<br />

denn sein Unternehmen bietet parallel zwei<br />

umfangreiche Geräteserien an, die ASXund<br />

AMX-Serie. Die eine basiert auf getakteter,<br />

die andere auf linearer Technologie.<br />

„Die Auswahl einer AC-Leistungsquelle<br />

sollte sich auf mehr als die drei Katalogvariablen<br />

Spannung, Frequenz und Leistung<br />

stützen. Die Auswahl eines Gerätes aufgrund<br />

unzureichender Spezifikationen<br />

birgt immer ein Risiko. So kann die Nichtbeachtung<br />

der wirklichen Anforderungen<br />

zu Enttäuschungen bei der Produktleistung,<br />

den Testergebnissen oder bei dem Anwender<br />

führen“, warnt Orr.<br />

Linear geregelt oder getaktet<br />

In seinem Leitfaden erläutert Orr die<br />

Grundprinzipien der AC-AC-Leistungswandlung<br />

und gibt einen Überblick über<br />

den Aufbau von linear geregelten und getakteten<br />

Geräten. Linear geregelte Geräte<br />

weisen eine hohe Frequenz auf und werden<br />

mit hohen Scheitelfaktoren ohne Ausgangsverzerrung<br />

fertig. Die Ausgangsimpedanz<br />

ist in einem weiten Bereich steuerbar (optional).<br />

Allerdings produzieren lineare Geräte<br />

aufgrund des geringen Wirkungsgrades<br />

der Verstärker mehr Wärme. Auch sind sie<br />

aufgrund der höheren Anzahl von Komponenten<br />

voluminöser und haben ein höheres<br />

Gewicht als getaktete Geräte.<br />

Getaktete Geräte wiederum haben die<br />

Fähigkeit, vollen Strom über den ganzen<br />

Spannungsbereich ohne Leistungseinbußen<br />

zu liefern, auch bei Lasten mit hoher<br />

Blindleistung. Bei der Frequenz und der aktiven<br />

Ausgangsimpedanz-Steuerung müssen<br />

sie gegenüber den linearen Geräten zurückstecken.<br />

Die Möglichkeiten zur Generierung<br />

komplexer Wellenformen sind bei<br />

den „Linearen“ besser. Bei Gewicht, Baugröße<br />

und Wärmeentwicklung haben die „Getakteten“<br />

eindeutig die Nase vorn.<br />

Bild 1: Allgemein übliche<br />

AC-AC-Wandlung.<br />

Bild 2: Funktion einer linearen<br />

AC-AC-Leistungsquelle.<br />

Bilder: Pacific Power Source/Schulz-Electronic<br />

Bild 3: Funktion einer getakteten<br />

AC-AC-Leistungsquelle.<br />

46 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

46_Schulz_505 (jj).indd 46 04.07.2011 16:30:16


Stromversorgungen<br />

AC-Quellen<br />

Rui Vale de Sousa - Fotolia<br />

Man sollte die individuellen Rahmenbedingungen<br />

der Betriebsbedingungen gut<br />

kennen, um entscheiden zu können, ob der<br />

lineare oder der getaktete Betrieb das bessere<br />

Ergebnis bringt. Ist beispielsweise eine<br />

schnelle Sprungantwort oder ein hoher<br />

Scheitelfaktor gefragt Welche Anforderungen<br />

werden an die Ausgangsimpedanz gestellt<br />

und muss die AC-Quelle Lasten mit<br />

hoher Blindleistung speisen Zu den Herausforderungen<br />

an das gesuchte Gerät gehören<br />

auch nichtlineares Verhalten der Last und<br />

evtl. Rückspeisung von Leistung in das Gerät.<br />

Größe und Gewicht sind mitunter auch limitierende<br />

Faktoren bei der Auswahl. Natürlich<br />

geht es auch darum, welche der beiden Technologien<br />

die kostengünstigere ist.<br />

Für mittlere Ansprüche sind getaktete Geräte<br />

die kostengünstigsten. Für absolut hohe<br />

Ansprüche im mittleren Leistungssegment<br />

eignen sich allerdings lineare Geräte besser.<br />

In seinem Leitfaden geht Orr detailliert auf<br />

die verschiedenen Leistungsmerkmale ein<br />

und gibt Tipps für die Auswahl.<br />

Produktmerkmale<br />

PPS-Geräte werden in Deutschland, Österreich<br />

und der Schweiz von Schulz-Electronic<br />

vertrieben. Die AMX-Serie bietet lineare,<br />

leistungsstarke AC-Leistungsquellen, die die<br />

Leistungsbereiche von 500 VA bis 12 kVA<br />

mit Standardmodellen und als Option bis zu<br />

30 kVA abdecken. Zur ASX-Serie gehören<br />

getaktete AC-Leistungsquellen im Leistungsbereich<br />

von 1,5 kVA bis 12 kVA. Beide<br />

Produktreihen umfassen sowohl Einphasenals<br />

auch Dreiphasen-Modelle. (jj) n<br />

Der Autor: Dipl.-Ing. Joachim Tatje, ViATiCO<br />

Agentur für Technik + Marketing, Bruchsal.<br />

infoDIREKT <br />

505ei0711<br />

Bild 4: Typische Vorgabe<br />

für AC-Tests, editiert am<br />

Waveform-Editor.<br />

Anwendung Linear Getaktet<br />

Automatische Tests von DC-Netzteilen<br />

x<br />

Automatische Tests von synchronen 400 Hz Systemen x<br />

Tests von Störungen in F&E Versorgungsnetzen<br />

x<br />

Test von Stromzählern<br />

x<br />

Test von Störungen des Stromnetzes<br />

x<br />

Fertigungskontrolle (Frequenzumwandlung)<br />

x<br />

Test von Sicherungsautomaten<br />

x<br />

Sicherheitstests<br />

x<br />

Test von Haushaltsgeräten und Burn-in<br />

x<br />

Test der Motorleistung und Sicherheitstests<br />

x<br />

Anmerkung: in bestimmten Einzelsituationen mag auch der anderer Typ besser geeignet sein<br />

Tabelle 1: Eine<br />

Auswahl typischer<br />

Anwendungen für<br />

AC-Leistungsquellen.<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011 47<br />

46_Schulz_505 (jj).indd 47 04.07.2011 16:30:40


Neue Produkte<br />

In MID-Technologie<br />

Präziser Strömungssensor<br />

Design-Kit für digital geregelte DC/DC-Wandler<br />

Stromversorgungsarchitekturen untersuchen<br />

Der thermische Membran-Strömungssensor<br />

von 2E mechatronic<br />

zur Messung kleinster Differenzdrücke<br />

fällt sehr klein aus. Durch<br />

den Einsatz der innovativen MID-<br />

Technologie konnte eine deutliche<br />

Bauraumreduzierung erreicht<br />

Mit Litzen von vorn verschraubbar<br />

M8-Flanschsteckverbinder<br />

Franz Binder bietet nun bei Litzenverdrahtung<br />

im Gerät auch die<br />

Möglichkeit die M8-Flanschsteckverbinder<br />

von innen durch die<br />

Gehäuse zu positionieren und von<br />

vorn zu verschrauben. Die 3-, 4-<br />

und 6-poligen vergossenen<br />

Drehzahlregler für Lüfter und Lüftereinheiten<br />

Temperaturabhängig Lüfterdrehzahlen regeln<br />

Für die optimale Regelung der<br />

Luftmenge im Elektronikschrank<br />

hat Schroff nun seinen Drehzahlregler<br />

für alle Lüfter und Lüftereinheiten<br />

optimiert. Durch die<br />

Lüfterdrehzahl-Regelung wird die<br />

Luftmenge für die Kühlung von<br />

Komponenten immer auf die momentanen<br />

Kühlungsanforderungen<br />

abgestimmt. Der Drehzahlregler<br />

arbeitet temperaturabhängig<br />

und ist für AC-Ventilatoren<br />

bzw. AC-Lüftereinheiten bis 300<br />

W geeignet. Optional können über<br />

den potentialfreien Kontakt auch<br />

DC-Lüfter (PWM-Signal) geregelt<br />

Bild: 2E mechatronic<br />

Bild: Franz Binder<br />

werden. Die fluidischen Anschlüsse<br />

sind ebenfalls im MID integriert<br />

und die elektrische Kontaktierung<br />

zwischen Chip und MID erfolgt<br />

durch Drahtbonden. Durch die in<br />

den Siliziumchip integrierten Fluidikkanäle<br />

wird eine hohe Präzision<br />

erreicht. Durch die Ausführung<br />

als SMD kann der komplette Sensor<br />

mit Standard-SMT-Automaten<br />

bestückt werden. Der Sensor<br />

wurde in Zusammenarbeit mit<br />

dem HSG-IMIT, der MMA AG und<br />

der Firma Gruner AG entwickelt.<br />

infoDIREKT <br />

Flanschstecker und -dosen in<br />

vernickelten Messinggehäusen<br />

sind mit Schlüsselflächen versehen,<br />

die eine Verdrehsicherung<br />

gewährleisten. Der O-Ring als<br />

Dichtung des Kundengehäuses ist<br />

montiert, eine Sechskantmutter<br />

beigelegt. Die Litzenlänge beträgt<br />

200 mm, auf Anfrage auch längere<br />

Versionen. An den 3- und 4-poligen<br />

Flanschsteckern sind sowohl<br />

Gegenstücke als Kabeldosen<br />

in M8- und Snap-In-Technik anschließbar.<br />

infoDIREKT <br />

441ei0711<br />

543ei0711<br />

werden. Der Arbeitsbereich liegt<br />

zwischen 90 und 264 V. Der 120 x<br />

70 x 25 mm 3 große Regler lässt<br />

sich auf eine DIN-Schiene montieren<br />

und ist einfach bedien- und<br />

programmierbar. Der Temperaturfühler<br />

wird an der wärmekritischsten<br />

Stelle im Schrank platziert.<br />

Zwei Sekunden nach dem<br />

Einschalten des Reglers läuft der<br />

angeschlossene Lüfter kurzzeitig<br />

auf 100 %, danach wird der Lüfter<br />

temperaturabhängig gesteuert.<br />

Im Temperaturbereich 20...60 °C<br />

wird der Lüfter je nach Sollwert-<br />

Abweichung zwischen 30 % und<br />

Enhanced Performance, Energy<br />

Management und End-User Value<br />

sind die drei wichtigsten Entwicklungsziele<br />

des 3E-Angebots digital<br />

geregelter DC/DC-Wandler von<br />

Ericsson. Die Produktreihe umfasst<br />

zwei Intermediate-Bus-Wandler,<br />

die bis zu 240 bzw. 396 W Leistung<br />

für dazugehörige 3E Point-of-Load-<br />

(POL-)Regler bereitstellen, die jeweils<br />

12 bis 40 A Strom liefern. Eine<br />

zweite Generation des Design-Kits<br />

3E Gold Edition hat nun zusätzliche<br />

Funktionen und vereinfacht die Implementierung<br />

in P<strong>MB</strong>us-Systeme.<br />

Es umfasst zwei Boards mit einem<br />

oder zwei Intermediate-Bus-Wandler<br />

und bis zu sechs POL-Reglern.<br />

So lassen sich beispielsweise die<br />

Wandler BMR453 und 454 zusammen<br />

mit den POL-Reglern BMR462<br />

(12 A), 463 (20 A) und 464 (40 A)<br />

kombinieren. Die Boards lassen<br />

sich unabhängig voneinander oder<br />

zusammengeschaltet als P<strong>MB</strong>usgesteuertes<br />

Stromversorgungssys-<br />

tem betreiben. Das Design-Kit enthält<br />

einen USB-zu-P<strong>MB</strong>us-Adapter.<br />

Beim Einschalten scannt die Software<br />

den P<strong>MB</strong>us, um festzustellen<br />

welche Einrichtungen vorhanden<br />

sind. Dann werden kontinuierlich<br />

alle Betriebsparameter eines jeden<br />

Wandlers gelesen und angezeigt –<br />

die Ein- und Ausgangsspannungen,<br />

der Ausgangsstrom und die On-<br />

Chip-Temperatur – und das in Intervallen,<br />

die vom Anwender einstellbar<br />

sind. Das Device-Monitor-<br />

Fenster stellt diese Daten für ausgewählte<br />

Wandler dar, sobald es<br />

aufgerufen wird. Das System-Monitor-Fenster<br />

verfolgt den Status<br />

aller Wandler, die mit dem P<strong>MB</strong>us<br />

verbunden sind. Besonders nützlich<br />

für die Fehlersuche ist das P<strong>MB</strong>us<br />

Transaction Log, das einen zeitgestempelten<br />

Datenaustausch über<br />

den Bus aufzeichnet und darstellt,<br />

solange die Software läuft.<br />

infoDIREKT <br />

544ei0711<br />

100 % drehzahlgeregelt. Bei einem<br />

Defekt des Temperaturfühlers<br />

läuft der Lüfter zur Sicherheit<br />

automatisch auf maximaler Drehzahl.<br />

Der Drehzahlregler hat einen<br />

potentialfreien Ausgang für den<br />

Alarm. Dieser kann direkt genutzt,<br />

auf DC-Lüfter-Betrieb umgestellt<br />

oder einer Fernanzeige angeschlossen<br />

werden. Als Fernanzeige<br />

eignet sich der Thermostat mit<br />

Digitalanzeige 60715-132 bzw.<br />

-133, der je nach Anwendungsfall<br />

dann auch als Schaltrelais eingesetzt<br />

werden kann.<br />

infoDIREKT <br />

542ei0711<br />

Bild: Schroff Bild: Ericsson<br />

48 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

48_PB.indd 48 30.06.2011 12:47:18


es sind die<br />

kleinen dinge,<br />

die die welt<br />

beschleunigen<br />

Der MicroSpeed Highspeed Steckverbinder von ERNI.<br />

www.erni.com<br />

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Quarze/Oszillatoren<br />

MEMS<br />

Präzise im Takt<br />

MEMS-basierende Oszillatoren<br />

Bislang waren es vor allem die geringe Größe, die<br />

hohe Zuverlässigkeit und die vergleichsweise<br />

günstige Herstellung, die für MEMS-Oszillatoren<br />

sprachen. Doch inzwischen haben diese Bauteile<br />

gegenüber Quarz-basierenden Oszillatoren auch in<br />

puncto Phasenrauschen und Jitterverhalten kräftig<br />

aufgeholt. Neuer Zündstoff für die Diskussion<br />

Quarz-versus MEMS-Oszillatoren. <br />

Autoren: Robert Sheriden, Heribert Thammert<br />

Alle Bilder: SiTime<br />

Wie gut sich Mikroelektromechanische Systeme (MEMS)<br />

und moderne Elektronik ergänzen können, belegen<br />

nicht nur Sensorapplikationen wie zum Beispiel Beschleunigungsmesser,<br />

Gyroskope und Mikrophone.<br />

Auch im Bereich MEMS-basierter Taktgeber wurden in letzten<br />

fünf Jahren Riesenfortschritte erzielt. So ermöglichen innovative<br />

Fertigungsverfahren wie SiTimes MEMS FirstTM Prozess inzwischen,<br />

dass höchst stabile und überaus zuverlässige, mit Hilfe von<br />

Standard-Silizium-Herstellungsprozessen gefertigte MEMS-Oszillatoren<br />

ganz ohne den bei Quarzresonatoren üblichen hermetischen<br />

Verschluss und ohne keramisches Gehäuse auskommen.<br />

Die Verwendung standardisierter Kunststoffgehäuse hat unter<br />

anderem natürlich massive Kosteneinsparungen zur Folge. Und<br />

Bild 1: Typische Verwendung eines Encore-VCMO in einer Taktgenerator-/<br />

Jitter Cleaner-Applikation.<br />

auch in puncto Widerstandfähigkeit müssen MEMS-Oszillatoren<br />

keinen Vergleich mit Quarzoszillatoren zu scheuen. So konnte in<br />

entsprechenden Tests nachgewiesen werden, dass sie Beschleunigungen<br />

von bis zu 50.000 G, Vibrationen von 70 Grms, Drücke von<br />

600 Bar und Temperaturen von -112 bis +110°C ohne Schaden<br />

überstehen.<br />

Ein weiteres Argument für MEMS-Oszillatoren, das immer stärker<br />

zum Tragen kommt: Oszillatoren benötigen generell einen CMOS-<br />

Schaltkreis, der das elektrische Taktsignal aus der mechanischen<br />

Schwingung des Resonators generiert. Unternehmen wie SiTime,<br />

die anders als die meisten Hersteller von Quarz-basierten Oszillatoren<br />

über ein profundes eigenes Analog-CMOS-Know-how verfügen,<br />

nutzen diese Tatsache zunehmend, um den Taktgeber mit<br />

zusätzlichen nützlichen Funktionen auszustatten. Beispiele hierfür<br />

sind symmetrische Signalausgänge, Spread-Spektrum, bis zu<br />

±1,600 ppm Ziehspannung (VCXO), Frequenzselektion, oder eine<br />

SoftDriveTM-Funktion, welche die Programmierung des Ausgangsleistungssignalpegel<br />

ermöglicht. Doch alles der Reihe nach.<br />

Werfen wir noch einmal einen Blick auf die grundlegende Architektur<br />

und Konstruktion MEMS-basierender Oszillatoren.<br />

Architektur und Aufbau MEMS-basierender Oszillatoren<br />

Der für die Aufrechterhaltung der Schwingung notwendige Versorgungsschaltkreis<br />

ist auf einem separaten CMOS-Chip (Bild 1)<br />

untergebracht. Bei der Montage werden der CMOS-Chip und der<br />

MEMS-Resonator auf einem Trägerstreifen, dem sogenannten<br />

Leadframe, übereinander gestapelt und anschließend über Drahtanschlüsse<br />

miteinander verbunden. Nach dem Eingießen des fertig<br />

verdrahteten Bauteils in ein Kunststoffgehäuse erfolgt die Vereinzelung,<br />

der Test und die Kalibrierung der fertigen Bauteile (Bild<br />

2).<br />

50 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

50_MSC_422 (sb).indd 50 30.06.2011 13:18:44


Quarze/Oszillatoren<br />

MEMS<br />

Bild 2: Architektur eines MEMSbasierenden<br />

Oszillators.<br />

Bild 3: Typische Anwendung eines Encore VCMO in<br />

einer synchronisierten Netzwerkapplikation.<br />

Der für die Resonatorschwingung notwendige Versorgungsschaltkreis<br />

sorgt in Verbindung mit dem Mikroelektromechanischen<br />

System für eine stabile, der mechanischen Resonanzfrequenz<br />

des MEMS-Resonators entsprechende Schwingung von typisch 5<br />

oder 120 MHz.<br />

Etwaige, temperaturbedingte Abweichungen im MEMS-Resonator<br />

werden mit Hilfe eines Temperatursensor in Verbindung mit<br />

der Frequenzsteuerung kompensiert. Auf diesem Weg lässt sich<br />

derzeit eine Genauigkeit der Ausgangsfrequenz von bis zu ±10ppm<br />

im XO und bis zu ±1ppm im TCXO für den gesamten spezifizierten<br />

Arbeitstemperaturbereich von -40 bis +85°C erzielen.<br />

Ein weiterer wichtiger Vorteil gegenüber Quarzoszillatoren: Der<br />

Grundtonbereich eines Quarzes liegt typischer Weise in einem Bereich<br />

kleiner 50 MHz. Oberhalb von 50 MHz setzen Quarzhersteller<br />

auf andere Technologien wie SAW Resonatoren oder Obertonquarze.<br />

Beide Möglichkeiten beinhalten aber Leistungs- und Stabilitätseinbußen.<br />

Ferner zeigen sich unter Umständen Probleme<br />

beim Anschwingverhalten. MEMS-Oszillatoren hingegen nutzen<br />

die PLL-Technologie, eine bewährte Technik, die in allen Formen<br />

von analogen und digitalen Schaltkreisen Anwendung findet. Mit<br />

einer leistungsstarken On-Chip-PLL lässt sich auf einfache Art<br />

und Weise jede beliebige Frequenz innerhalb des Arbeitsbereiches<br />

der jeweiligen Baugruppe generieren, und dies mit einer Genauigkeit<br />

bis auf die sechste Dezimalstelle.<br />

Insbesondere bei höheren Frequenzen können MEMS-basierende<br />

Oszillatoren hier klar punkten. Zudem können in eine PLL weitere<br />

zusätzliche Funktionen wie z.B. eine Spannungssteuerung für<br />

den Feinabgleich der Frequenz oder Spread Spectrum für die EMI-<br />

Reduktion integriert werden. Dies ermöglicht eine einfache und<br />

damit kostengünstige Realisierung spezieller Taktgeber für besondere<br />

Anwendungsbereiche, beispielsweise spannungsgesteuerte<br />

MEMS-Oszillatoren (VCMO) oder Spread-Spectrum MEMS Oszillatoren<br />

(SSMO). Über eine im Ausgang der PLL integrierte programmierbare<br />

Verstärkerstufe kann zudem eine individuelle Anpassung<br />

des Ausgangssignalpegels vorgenommen werden. Dadurch<br />

lassen sich nicht nur höhere Lasten treiben und EMI-Störungen<br />

reduzieren, ein weiterer positiver Effekt ist eine<br />

ausgezeichnete Ausgangssignalform. Einziger Schwachpunkt ➔<br />

Auf einen Blick<br />

MEMS-Oszillatoren sind etabliert<br />

In punkto Phasenrauschen erzielen MEMS-Oszillatoren derzeit die<br />

von Kunden und Normen gestellten Anforderungen zumindest für den<br />

Großteil der kommerziellen Anforderungen. Bei allen anderen technischen<br />

Werten erweisen sich MEMS-Oszillatoren quarzbasierten XOs,<br />

VCXO oder TCXOs allerdings inzwischen auch als absolut ebenbürtig.<br />

Teilweise werden die Quarz-Oszillatoren typischen Werten sogar um<br />

ein Vielfaches übertroffen, wie die Beispiele Ziehbereich und dessen<br />

Linearität zeigen.<br />

infoDIREKT www.all-electronics.de<br />

422ei0711<br />

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www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011 51<br />

50_MSC_422 (sb).indd 51 30.06.2011 13:18:47


Quarze/Oszillatoren<br />

MEMS<br />

sisstationen, >10 Gps-Protokollen oder Hochgeschwindigkeits-<br />

DAC/ADC für den HF-Bereich einhalten zu können, bieten eine<br />

Vielzahl von Herstellern Taktgenerator-ICs mit multiplen Ausgängen<br />

an. Um die Jitterwerte abzusenken und die geforderten Spezifikationswerte<br />

einhalten zu können, benötigen diese ICs zusätzlich<br />

einen externen, rauscharmen VCXO. Der Encore basierende VC-<br />

MO liegt mit 0,6 p srms<br />

Zufallsphasenjitter weit unter den von solchen<br />

Applikationen geforderten Jitter- und Phasenrauschwerten.<br />

Bild 1 zeigt eine typische Anwendung, in der ein Encore-VCMO<br />

den Referenztakt für solche Taktgeneratoren liefert.<br />

Bild 4: Kunststoffverpackte<br />

MEMS-Oszillatoren.<br />

Schlussbemerkung<br />

Was das Phasenrauschen angeht ist das letzte Wort noch längst<br />

nicht gesprochen, wie die Phasenrauschwerte neuester Schaltungskonzepte,<br />

die sich im Vorserienstatus befinden, zeigen. Bei Werten<br />

von bis zu -164 dBc bei 10 kHz und einer Trägerfrequenz von 20<br />

MHz ist es nur noch eine Frage der Zeit, bis die MEMS-Technologie<br />

auch in eine der größten Quarz-Domänen, den Bereich der<br />

3G/4G-Netzwerke, vordringt. (sb)<br />

n<br />

Die Autoren: Robert Sheridan ist Manager Customer Engineering<br />

bei SiTime, Heribert Thammert (Bild) ist Key Account Manager<br />

bei der MSC Vertriebs GmbH.<br />

von MEMS-Oszillatoren ist die dem Silizium eigene Temperatur-<br />

Varianz. Aus diesem Grund beinhalten alle MEMS-basierenden<br />

Silizium-Oszillatorlösungen Temperatursensoren und Kompensationsnetzwerke.<br />

Die Leistungsfähigkeit von MEMS-Oszillatoren hat sich parallel<br />

zur allgemeinen Entwicklung der Halbleiter<strong>industrie</strong> in den letzten<br />

Jahren rasant weiterentwickelt. Ein signifikantes Beispiel hierfür<br />

ist SiTimes eine erst kürzlich vorgestellte Encore-Plattform, mit<br />

der Stabilität und Jitter um 20 bis 30 dB verbessert werden konnten<br />

(Tabelle 2). Mit der Encore-MEMS-Timing-Plattform realisierte<br />

Oszillatoren überzeugen neben einer guten Frequenzstabilität von<br />

±0,5 ppm und durch 650 fs integrierten RMS Zufallsphasenjitter,<br />

gemessen im Bereich von 12 kHz bis 20 MHz. Bei Einsatz der<br />

FibreChannel 8,5-GBit/s-Jittermaske gemäß ANSII FC-PI-4 beträgt<br />

der integrierte RMS Zufallsphasenjitter gerade einmal 200 fs.<br />

MEMS-basierte VCXOs in synchronisierten Netzwerkapplikationen<br />

Dank der wegweisenden Encore-Plattform erschließt sich MEMS-<br />

Oszillatoren inzwischen eine Vielzahl neuer anspruchsvoller Telekommunikations-<br />

und Industrieapplikationen. In Bild 3 beispielsweise<br />

wird ein Voltage Controlled MEMS Oscillator (VCMO) verwendet,<br />

um in einer synchronisierten Netzwerkapplikation das<br />

regenerierte Taktsignal mit dem Primärtakt zu synchronisieren.<br />

Der große Ziehbereich von bis zu ± 1.600 ppm ermöglicht esr, bereits<br />

in der Entwicklungsphase einen Feinabgleich des Endproduktes<br />

durchzuführen. Zudem zeichnet sich ein Encore-VCMO durch<br />

eine extrem geringe Linearitätsschwankung von < 1 % aus. Der gegenüber<br />

vergleichbaren Quarz-VCXOs zirka 10fach bessere Wert<br />

schlägt sich nicht nur in einer höheren Leistungsfähigkeit, sondern<br />

auch in einer einfacheren Handhabung des Gesamtsystems nieder.<br />

VCMOs als Referenz für einen Taktgenerator oder Jitter<br />

Cleaner<br />

Um die mannigfaltigen Takt- und Jitteranforderungen anspruchsvoller<br />

Applikationen wie zum Beispiel drahtlosen Repeatern, Ba-<br />

Parameter SAW-Oszillatoren MEMS-Oszillatoren<br />

Frequenzbereich > 50 MHz 1 bis 800 MHz<br />

Frequenzstabilität 25 ppm, 50 ppm@ 0/70 ºC 15ppm@ -40 /+85 ºC<br />

10ppm@ 0/+75 ºC<br />

2.5 ppm@ -40/+85 ºC<br />

(Encore>)<br />

Gehäusegröße nur 5032 und 7050<br />

verfügbar<br />

2520 und 3225, 5032<br />

und 7050 auf Wunsch<br />

verfügbar<br />

Energieverbrauch typ. >30mA typ. >20mA<br />

1,8 V nur begrenzt verfügbar standardmäßig verfügbar<br />

Alterung typ. ±3ppm/a typ. 1%<br />

Tabelle 1: Vergleich von SAW- und MEMS-Oszillatoren (oben).<br />

Tabelle 2: Technische Merkmale der MEMS-Oszillatoren (unten).<br />

52 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

50_MSC_422 (sb).indd 52 30.06.2011 13:18:48


Quarze/Oszillatoren<br />

Neue Produkte<br />

Bild: Geyer Electronic<br />

Jetzt bereits ab 10,0 MHz<br />

KX-7 – der zuverlässige Miniaturquarz von Geyer<br />

Unter der Modellbezeichnung KX-7<br />

bietet Geyer Electronic einen verlässlichen<br />

Miniaturquarz an. Bei<br />

Abmessungen von nur 3,2 x 2,5 x<br />

0,8 mm ist dieses Bauteil jetzt bereits<br />

ab einer Frequenz von 10,0<br />

MHz erhältlich und deckt nun den<br />

breiten Frequenzbereich 10,0 bis<br />

60,0 MHz ab. Der Miniaturquarz<br />

eignet sich besonders für Anwen-<br />

Schock- und vibrationsfester Quarzoszillator<br />

Arbeitet von -55 bis +230 °C<br />

dungen in den Bereichen Telekom,<br />

Blue tooth und generell Wireless<br />

Communications aus. Der KX-7 ist<br />

in den Frequenztoleranzen von<br />

+-10 bis +-50 ppm bei +25° C<br />

lieferbar. Die Lastkapazität kann<br />

kundenspezifisch in einem weiten<br />

Bereich von 8 pF bis 16 pF festgelegt<br />

werden. Regulärer Temperaturbereich<br />

ist –20...+70° C. Dieser<br />

Quarz wird auch für erweiterte<br />

Temperaturbereiche -40°...+85° C<br />

für den Automobilbereich gefertigt.<br />

Wie alle Quarz- und Oszillator-<br />

Bauteile von Geyer Electronic ist<br />

auch dieser Quarz RoHS-konform<br />

und bleifrei lötbar nach J-Std-020.<br />

infoDIREKT <br />

433ei0711<br />

Die kleinsten weltweit<br />

SAW-Oszillatoren 100 bis 700 MHz<br />

Die SAW Oszillatoren der Serie<br />

EG-2121/2102CB von Epson Toyocom<br />

(Vertrieb: Rutronik) sind<br />

mit den Abmessungen von nur<br />

5,0 mm x 3,2 mm x 1,4 mm<br />

nach Angabe der Firma die<br />

kleinsten ihrer Art weltweit. Verglichen<br />

mit der Vorgängergeneration<br />

benötigen die Bausteine<br />

mit Differentialausgabe eine um<br />

50 Prozent reduzierte Grundfläche.<br />

Dabei bieten sie höhere<br />

Frequenzen bei besserer Stabili-<br />

Breiter Ziehbereich und mehr<br />

VCXO auf MEMS-Basis<br />

Bild: Epson Toyocom<br />

tät. Um die Nachfrage nach kleineren<br />

Produkten zu erfüllen, hat<br />

Epson die Größe seiner SAW Resonatoren<br />

reduziert und die<br />

Schaltkreise der Oszillatoren<br />

verkleinert. Die Bausteine der<br />

neuen EG-2121/2102CB Serie<br />

schwingen mit einer Grundfrequenz<br />

von 100 MHz bis 700<br />

MHz. Sie unterstützen die <strong>Ausgabe</strong><br />

von 2,5 V und 3,3 V LVDS<br />

und LV-PECL mit 50 Prozent weniger<br />

Stromverbrauch als die<br />

Vorgänger. Zudem zeichnen sie<br />

sich durch hohe Störunempfindlichkeit<br />

und Stabilität aus. Der<br />

Phasenjitter wird mit 0,5 ps bei<br />

einer Frequenztoleranz von ± 50<br />

x 10 -6 angegeben. Der Resonator<br />

ist resistent gegen Ausfälle.<br />

infoDIREKT <br />

434ei0711<br />

Ein extrem weiter Betriebstemperaturbereich<br />

von - 55 bis +230 °C<br />

zeichnet den ab sofort bei MSC<br />

verfügbaren Quarzoszillator PX-<br />

570 von Vectron International aus.<br />

Der bis zu 1000 g schock- und bis<br />

zu 20 grms vibrationsfeste Quarzoszillator<br />

PX-570 arbeitet im<br />

Standardfrequenzbereich zwischen<br />

32 kHz und 40 MHz über den gesamten<br />

Betriebstemperaturbereich<br />

hinweg mit ±100 ppm Frequenzstabilität.<br />

Durch das keramische,<br />

nur 8 x 8,5 x 2,9 mm3 große<br />

RoHS-konforme 6-Pin-HTCC-Gehäuse<br />

(Gull-Wing, Bild rechts oder<br />

Durchkontaktierung, Bild links)<br />

werden thermische Spannungen<br />

zwischen Gehäuse und Leiterplatte<br />

ausgeglichen. Der spezielle, zu<br />

Quarzresonatoren kompatible,<br />

Montageaufbau prädestiniert den<br />

Quarzoszillator PX-570 für den<br />

Einsatz in militärischen, <strong>industrie</strong>llen<br />

oder sonstigen Applikationen<br />

in besonders rauer Umgebung.<br />

Datenblätter und Muster des<br />

Quarzoszillators sind auf Anfrage<br />

über frequency-vectron@msc-ge.<br />

com erhältlich.<br />

infoDIREKT <br />

Bilder: Vectron International<br />

435ei0711<br />

Der von CompoTEK vertretene<br />

Marktführer für MEMS-basierte<br />

Timing-Lösungen – SiTime – hat<br />

mit der SiT380x-Serie ein Produkt<br />

mit sehr guten Eigenschaften vorgestellt.<br />

Angeboten werden der<br />

SiT3808 für 1 bis 80 MHz und der<br />

SiT3809 für 80 bis 220 MHz. Die<br />

Frequenz der Oszillatoren lässt<br />

bis auf sechs Stellen genau definieren<br />

und bieten einen sehr breiten<br />

Pulling-Range von +/-1.600<br />

ppm. Die Produkte sind in Baugrößen<br />

von 3,2 x 2,5 mm bis 7,0 x<br />

5,0 mm verfügbar und können<br />

mit 1,8, 2,5 oder 3,3 V betrieben<br />

werden. Bei einem Temperaturbereich<br />

von -40 bis +85°C ist eine<br />

Stabilität von +/-10 ppm möglich.<br />

Des weiteren zeichnen sich<br />

die VCXOs durch eine unver-<br />

Bild: SiTime<br />

gleichbare Robustheit gegen<br />

Schock, Vibrations- und Temperaturänderungen<br />

aus. Wie alle programmierbaren<br />

MEMS-Oszillatioren<br />

von SiTime ist die SiT380x-<br />

Serie sehr kurzfristig verfügbar.<br />

Muster stehen ab sofort innerhalb<br />

von 3 Arbeitstagen, Produktionsstückzahlen<br />

innerhalb von drei<br />

Wochen zur Verfügung.<br />

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436ei0711<br />

RV-4162-C7 The World’s smallest<br />

Real Time Clock Module<br />

Size: 3.2 x 1.5 x 0.8mm, Accuracy: +/-20ppm @ 25°C<br />

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QUALITY<br />

53_PB.indd 53 30.06.2011 13:20:23


Quarze/Oszillatoren<br />

Neue Produkte<br />

Jitterarm und preiswert<br />

XO/VCXOs: Frequenzflexible Timing-Lösung bis 250 MHz<br />

Silicon Laboratories stellt eine Familie von<br />

Quarz-Oszillatoren und VCXOs vor, die den Jitter,<br />

die Systemkosten und die Designkomplexität<br />

in einer Vielzahl hochleistungsfähiger und<br />

kostensensitiver Anwendungen bis 250 MHz<br />

minimieren. Die Si51x XO/VCXO-Familie stellt<br />

die branchenweit beste Frequenzflexibilität für<br />

Netzwerkanwendungen, Kommunikation, Storage,<br />

Server, Embedded Computing und Rundfunk-Video-Systeme<br />

bereit – genauso wie für<br />

FPGA-, Serializer/Deserializer (SerDes)- und<br />

Mehrfach-Takt-Anwendungen. Die Oszillatoren<br />

der Si51x-Reihe enthalten die branchenweit<br />

ersten I2C-programmierbaren Low-Jitter<br />

XOs und die ersten Dual-Frequenz XO/VCXOs<br />

in platzsparenden 3,2 mm x 5 mm Gehäusen.<br />

Die Bausteine dienen auch zum Austausch von<br />

Festfrequenz-XOs und SAW-Oszillatoren (Surface<br />

Acoustic Wave) und bieten eine hohe Frequenzflexibilität<br />

und Störspannungsunterdrückung.<br />

Mit nur 0,8 ps effektivem Jitter über<br />

den gesamten Frequenzbereich bieten die<br />

Si51x XO/VCXOs einen 2,5-mal geringeren Jitter<br />

als herkömmliche, werkseitig programmierte<br />

Oszillatoren. Die Si51x XO/VCXOs Platzierung links<br />

ba-<br />

sieren auf Silicon Labs patentierter DSPLL-<br />

Technologie, mit der sich jede Frequenz von<br />

100 kHz bis 250 MHz mit 26 ppt (parts per trillion)<br />

Auflösung generieren lässt. Im Gegensatz<br />

zu herkömmlichen Quarz- und SAW-Oszillatoren,<br />

die für jede Frequenz einen eigenen<br />

Quarz- oder SAW-Resonator erfordern, vereinen<br />

die Si51x-Bausteine einen DSPLL-Takt-IC<br />

mit einem einzigen Niederfrequenz-Quarz.<br />

Spezifische Bauteilkonfigurationen lassen sich<br />

während des Ausgangstests programmieren.<br />

Silicon Labs Si512/3 Dual-Frequenz-XOs eignen<br />

sich als Ersatz zweier diskreter XOs und<br />

eines Multiplexers in Netzwerk-, Rundfunk-Video-<br />

und anderen Anwendungen, die Mehrfach-Takt-SerDes-Bausteine<br />

und FPGAs verwenden.<br />

Der I 2 C-programmierbare XO Si514<br />

dient als Ersatz von Taktgeneratoren, die einen<br />

externen Quarz zur lokalen Taktgenerierung<br />

erfordern. Damit vereinfacht sich das Design<br />

und ein genauerer, zuverlässiger Takt wird bereitgestellt,<br />

da der interne Quarz des Si514 eine<br />

höhere Stabilität garantiert. Der Si514 eignet<br />

sich auch als Ersatz von DDS-Takt-ICs und<br />

digitalen PLLs, die einen DAC und einen VCXO<br />

zur Taktsynchronisation verwenden. . Die Si51x<br />

XO/VCXOs unterstützen verschiedene Spannungen<br />

(1,8; 2,5 und 3,3 V) und Ausgangsformate<br />

(LVPECL, LVDS, CMOS und HCSL).<br />

infoDIREKT <br />

437ei0711<br />

Bild: Silicon Laboratories<br />

Winzige Taktmodule<br />

Energieverbrauch von Mikrosystemen senken<br />

Riesige Auswahl an<br />

Quarzen und Oszillatoren:<br />

www.quarzfinder.de<br />

Quarze und<br />

Oszillatoren<br />

Ziel des EU-Projekts „Go4Time“, an dem unter<br />

anderem das Fraunhofer IZM beteiligt ist, ist<br />

die Verwirklichung von miniaturisierten Taktmodulen,<br />

die ICs mit Resonatoren in einem<br />

Bauteil kombinieren. Die frequenzeinstellbaren,<br />

hybriden Mikrosysteme sollen einen Energieverbrauch<br />

im Bereich von einigen Mikrowatt<br />

aufweisen und damit herkömmlichen<br />

Quarz-basierten Lösungen weit überlegen<br />

sein. Diese Taktgeber werden über eine scharfe<br />

Frequenzstabilität verfügen und in der Lage<br />

sein, Temperaturschwankungen zu kompensieren.<br />

Daher kommen sie für ein breites Einsatzspektrum,<br />

etwa für <strong>industrie</strong>lle Anwendun-<br />

Bild: Fraunhofer IZM<br />

gen in Wireless-Kommunikationssystemen<br />

(GSM, Bluetooth, WSN) oder in Massenkonsumgütern<br />

der Unterhaltungs- und Haushalts<strong>elektronik</strong><br />

infrage. Im Rahmen des Projektes<br />

bringt das IZM seine Expertise in der Prozessentwicklung<br />

und Fertigungstechnik beziehungweise<br />

Industrialisierungsfähigkeit auf<br />

Prototypebene, vom Wafer-Design bis zur<br />

Montage von mikroelektronischen Systemen<br />

ein. Am Fraunhofer IZM werden mit der so genannten<br />

TSV-Technologie (Through Silicon Via,<br />

d.h. elektrische Verbindung aus Metall durch<br />

ein Silizium-Substrat) mit sehr hohen Aspekt-<br />

Verhältnissen realisiert. Hierdurch lassen sich<br />

die Bestandteile der Taktmodule dreidimensional<br />

übereinander stapeln und extrem miniaturisieren.<br />

Das IZM kombiniert diese Technologie<br />

außerdem mit einem Waferdünnungsverfahren,<br />

um die Dimensionen weiter zu reduzieren.<br />

Darüber hinaus ist das Fraunhofer IZM für das<br />

Wafer Level Packaging der im Projekt entwickelten<br />

Si-basierten MEMS verantwortlich.<br />

Das unter Vakuum durchgeführte Wafer-to-<br />

Wafer-Packaging soll schließlich die Verkapselung<br />

der Hybrid-Resonatoren mit hohem Q-<br />

Faktor durch Lotringe erfolgen.<br />

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54_PB.indd 54 30.06.2011 13:21:17


Quarze/Oszillatoren<br />

Neue Produkte<br />

Fanout-Buffer<br />

Minimaler Jitter und Zeitversatz<br />

Die Fanout-Buffer der PL133-Familie<br />

von Phase Link (Vertrieb:<br />

Petermann-Technik) vereinen extrem<br />

niedrigen additiven Jitter<br />

und Skew mit geringem Platzbedarf<br />

und niedrigstem Stromverbrauch.<br />

Die PL133-Buffer dienen<br />

zur Taktverteilung in vielfältigen<br />

Applikationen wie zum Beispiel<br />

Handhelds, mobilen Consumer-<br />

Produkten und Kommunikationssystemen.<br />

Zur Familie gehören<br />

Buffer mit 2, 3, 4 und 6 Ausgängen.<br />

Alle Fanout-Buffer dieser<br />

Reihe arbeiten mit Spannungen<br />

zwischen 1,62 bis 3,63 V und puffern<br />

Signale im Frequenzbereich<br />

zwischen 1 MHz und 150 MHz.<br />

Die Buffer PL133-67 (6 Ausgänge<br />

mit OE Control) und PL133-47 (4<br />

Ausgänge) akzeptieren sogar Eingangssignale<br />

von DC bis 150<br />

MHz. Während alle Bausteine dieser<br />

Reihe Eingangssignale im LV-<br />

CMOS-Pegel verarbeiten, ist der<br />

PL133-27 zusätzlich für sinusförmige<br />

Eingangstakte konzipiert.<br />

Nur 5 mm x 3,2 mm Gehäusefläche<br />

Hochstabiler TCXO-Quarzoszillator<br />

Eine hohe Stabilität von 100 ppb<br />

und ein exzellentes Close-In-<br />

Phasenrauschen zeichnen den<br />

neuen, in einem Keramikgehäuse<br />

mit gerade einmal 5 x 3,2<br />

mm 2 Grundfläche untergebrachten<br />

TCXO VT-803 von Vectron International<br />

(Vertrieb: MSC) aus.<br />

Bei Ausgangsfrequenzen von 10<br />

bis 52 MHz und einer Alterung<br />

von weniger als 0,5 ppm/Jahr<br />

beträgt das Phasengrundrauschen<br />

159 dBc/Hz bei 1 MHz Offset.<br />

Im Temperaturbereich zwischen<br />

-10 und +70 °C ist eine<br />

Temperaturstabilität von ±100<br />

ppb gewährleistet, zwischen -40<br />

und +85 °C sind es ±200 ppb.<br />

Am Eingang arbeitet der temperaturgeregelte<br />

Quarzoszillator<br />

wahlweise mit einer Spannung<br />

von 2,8, 3,0, 3,3 oder 5,0 V, während<br />

am Ausgang entweder ein<br />

amplitudenbegrenztes Sinussignal<br />

oder CMOS-Signalpegel zur<br />

Verfügung stehen. In der Vergan-<br />

Bild: Vectron International/MSC Bild: Phase Link/Petermann-Technik<br />

Ein besonderes Augenmerk hat<br />

Phase Link auf die Minimierung<br />

des additiven Jitters gelegt. Dieses<br />

entsteht beim Durchlauf eines<br />

Signals durch den Buffer. Durch<br />

ein spezielles Design beträgt der<br />

additive Jitter für die Ausführungen<br />

PL133-67 und PL133-47 maximal<br />

60 fs. Die Buffer-Familie ist<br />

in verschiedensten miniaturisierten<br />

SMD-Gehäusen erhältlich und<br />

steht auch im erweiterten <strong>industrie</strong>llen<br />

Temperaturbereich von<br />

-40 bis +85 °C zur Verfügung.<br />

infoDIREKT <br />

genheit mussten sich Entwickler<br />

zwischen einem TCXO mit großer<br />

Grundfläche und hoher Stabilität<br />

oder einem XO/VCXO mit kleiner<br />

Grundfläche und geringer Stabilität<br />

entscheiden. Der VT-803 bereitet<br />

diesem Dilemma ein Ende,<br />

indem er eine hohe Stabilität mit<br />

geringer Alterung und niedrigem<br />

Phasenrauschen in einem kleinen<br />

Gehäuse vereint. Typische<br />

Applikationen des RoHS6-konformen<br />

Bausteins sind Femtozellen<br />

und tragbare HF-Geräte.<br />

infoDIREKT <br />

540ei0711<br />

541ei0711<br />

...ohne<br />

Synchronisation<br />

geht nichts!<br />

quarze<br />

filter<br />

oszillatoren<br />

rubidium<br />

cäsium<br />

gps-/dcf-empfänger<br />

module<br />

systeme<br />

ntp-echtzeitserver<br />

ptp-technologie<br />

synchronisation<br />

netzplanung<br />

taktmessung<br />

installation<br />

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www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011 55<br />

_EI_51_60021.indd 1<br />

08.10.2009 16:06:21 U<br />

55_PB.indd 55 30.06.2011 13:22:45


Embedded<br />

Boards<br />

Wenn Low Power<br />

gefragt ist<br />

CompactPCI Zentraleinheit<br />

ist sparsam<br />

Bei dem breiten Angebot an CompactPCI-Boards fällt<br />

die Auswahl schwer. Wenn es auf geringste Leistungsaufnahme<br />

ankommt ist die CompactPCI Zentraleinheit<br />

PC2-Limbo die richtige Wahl. Autor: Bernd Kleeberg<br />

Seit der Unternehmensgründung 1972 blickt EKF Elektronik<br />

GmbH, ein bekannter deutscher Hersteller von Boardprodukten<br />

auf Basis CompactPCI, auf eine beinahe 40jährige<br />

Unternehmensgeschichte zurück. In den Anfangsjahren<br />

noch als EKF Messtechnik GmbH, bestimmten Laborprodukte<br />

wie Sinusgeneratoren und Widerstandsdekaden das Produktspektrum.<br />

Ab 1980 tritt EKF mit einem breiten Angebot an Boards im<br />

Europakartenformat auf. Anfangs auf Basis Eurobus, ab 1985<br />

VMEbus und heute mit einem umfangreichen Portfolio für CompactPCI-Technologie.<br />

Zu den Alleinstellungsmerkmalen bei EKF<br />

zählt unter anderem der Einsatz der stromsparendsten Atom-Prozessoren<br />

und das Sideboard Konzept.<br />

EKFs Sideboard Konzept<br />

Dieses Konzept sieht vor, dass Basis CPU-Baugruppen im Format<br />

3U/4TE über Onboard-Interfaces mit weiteren Mezzanine Modulen<br />

und/oder vollformatigen Sideboards (3U/4TE) zu einer eigenständigen<br />

Funktionseinheit (Bundle) im Format 3U/8TE oder<br />

3U/12TE verbunden werden können (Bild 2). Die so genannten<br />

Bundles stellen komplett autarke Rechnereinheiten dar, die neben<br />

Massenspeicher unterschiedliche I/O-Funktionen anbieten und<br />

dafür keinerlei Backplane-Kommunikation benötigen. Realisiert<br />

man die Anforderungen eines Projektes vollständig innerhalb eines<br />

Bundles, so kann eine cPCI Backplane entfallen, da lediglich<br />

eine Spannungsversorgung des Bundles erforderlich ist.<br />

Die CompactPCI-Zentraleinheit PC2-Limbo<br />

Bestückt mit einem Prozessor der Intel Atom E6xx Serie, zeichnet<br />

sich die CompactPCI-Zentraleinheit PC2-Limbo (Bild 1) durch einen<br />

geringen Stromverbrauch aus. Abhängig von der Ausführung<br />

benötigt der Prozessor lediglich 3 W, das komplette Board weniger<br />

als 10 W. Das ist verglichen zu den Boardprodukten des Mitbewerbs,<br />

die oft bis zum dreifachen benötigen, ein besonderes Merkmal<br />

der Host-CPU-Karte Limbo. Die E6xx-Serie umfasst Prozessoren<br />

von 0,6 GHz bis 1,6 GHz Taktrate, optional spezifiziert für den<br />

<strong>industrie</strong>llen Temperaturbereich (-40°C…+85°C). Die 4TE Frontplatte<br />

enthält je zwei Gigabit Ethernet und USB-Buchsen. Für den<br />

Anschluss an einen Monitor steht ein DVI-Ausgang zur Verfügung;<br />

wahlweise kann aber auch der klassische VGA Connector bestückt<br />

werden. Selbstverständlich wurde das Sideboard-Konzept auch in<br />

vollem Umfang für PC2-Limbo umgesetzt. Der PC2-Limbo verfügt<br />

über bis zu 2 GB aufgelötetes RAM für erhöhte Anforderungen.<br />

Ein CFast-Sockel ermöglicht den Einsatz eines SATA basierenden<br />

Flash-Speichermoduls (SSD) als Massenspeicher für das Betriebssystem.<br />

Der zusätzliche MicroSD-Kartenhalter eignet sich für <strong>industrie</strong>lle<br />

microSDHC Flash Karten (Speed Class 6, bis 32 GB).<br />

Unter Beibehaltung der 4TE Bauhöhe des PC2-Limbo ist ein zusätzliches<br />

Mezzanine-Speichermodul wie das C42-SATA (1,8-Zoll<br />

microSATA Solid State Drive) oder C47-MSATA (Dual mSATA<br />

mit RAID Option) aufsteckbar.<br />

CompactPCI PlusIO<br />

CompactPCI PlusIO (PICMG 2.30) definiert den neuen ergänzenden<br />

CompactPCI Standard für die Daten Ein- und <strong>Ausgabe</strong> über<br />

den Steckverbinder J2, dessen Belegung in der Spezifikation im Detail<br />

beschrieben ist. Verschiedene serielle Schnittstellen des PC2-<br />

Limbo (PCI Express, SATA, Gigabit Ethernet und USB) stehen dadurch<br />

auf der Backplane zur Verfügung, wahlweise zur Nutzung<br />

durch ein so genanntes ‚Rear I/O Transition Module‘, oder für<br />

CompactPCI Serial Kartensteckplätze in einem hybriden System.<br />

CompactPCI Serial<br />

CompactPCI Serial (PICMG CPCI-S.0) beschreibt, aufbauend auf<br />

dem CompactPCI-Formfaktor, die Nutzung der seriellen Interfaces<br />

PCI Express, SATA, Gigabit Ethernet und USB 2/3 über die<br />

Backplane. Die PlusIO Spezifikation eröffnet vor allem weitrei-<br />

56 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

56_EKF (__).indd 56 30.06.2011 13:23:27


Embedded<br />

Boards<br />

Bild 1 links: Weniger als 10Watt nimmt die mit<br />

Intel Atom E6xx Prozessoren bestückte<br />

CompactPCI Zentraleinheit PC2-Limbo auf.<br />

Bild 2 rechts: Bundles stellen autarke<br />

Rechnereinheiten dar, die neben Massenspeicher<br />

unterschiedliche I/Os anbieten und keine<br />

Backplane-Kommunikation benötigen.<br />

Bilder: EKF<br />

chende Möglichkeiten zum Aufbau hybrider Systeme, verheiratet<br />

also das beste aus einem umfangreichen CompactPCI-Portfolio<br />

mit den Möglichkeiten von CompactPCI Serial, gibt ein natives<br />

CompactPCI Serial-System mit Bandbreiten bis 10 GHz über die<br />

Backplane bereits heute Antworten auf die Fragen von morgen<br />

und setzt dabei auf ein bewährtes mechanisches Konzept und eine<br />

Architektur ohne Management-Overhead. CompactPCI PlusIO<br />

werden über CompactPCI Serial angebunden.<br />

Eine hybride Backplane ermöglicht den Parallelbetrieb von<br />

CompactPCI Classic und CompactPCI Serial-Karten in einem gemeinsamen<br />

Einschub, mit dem PC2- Limbo in der Mitte der Backplane<br />

als ‚System Slot Controller‘ für beide Segmente (Bild 2). Der<br />

PC2-Limbo kann als Träger für zusätzliche Aufsteckkarten zu einer<br />

noch vielseitigeren Baugruppe erweitert werden. Dazu verfügt<br />

die CPU-Karte über mehrere lokale Erweiterungs-Steckverbinder.<br />

Eine Reihe von Steckmodulen steht zur Auswahl, mit zahlreichen<br />

zusätzlichen I/O-und Massenspeicher-Funktionen. Normalerweise<br />

wird der PC2- Limbo und die zugehörige ‚Side Card‘ als fertig<br />

montierte 8TE- oder sogar 12TE-Baugruppe mit gemeinsamer<br />

Frontplatte ausgeliefert. Einige Flach-Profil Mezzanine-Module<br />

begnügen sich aber auch mit den 4TE der Träger-CPU.<br />

Der Atom E6xx-Prozessor kombiniert CPU, Grafikeinheit und<br />

Speichercontroller. Damit ist die klassische ‚South Bridge‘ überflüssig.<br />

Als <strong>Ausgabe</strong>-Schnittstelle sind 4 PCI Express-Kanäle vorhanden.<br />

Per PCI Express werden auf dem PC2-Limbo die meisten I/O-Funktionen<br />

realisiert. Der so genannte Intel PCH (Platform Controller<br />

Hub) EG20T bietet USB und SATA. Zusätzlich verfügt das Board<br />

noch über weitere Controller für Gigabit Ethernet und SATA.<br />

Schlussbemerkung<br />

EKF bietet im Sideboard-Konzept ein breites Spektrum an Boards<br />

zur Funktionserweiterung. Darüber hinaus sind kundenspezifische<br />

Sideboards möglich. (sb) <br />

n<br />

infoDIREKT www.all-electronics.de <br />

423ei0711<br />

Der Autor: Bernd Kleeberg, Manager Sales & Marketing<br />

bei EKF Elektronik GmbH,<br />

_06DRY_TOELLNER_2 Generatoren_86x29 2_as_gepr.pdf;S: 1;Format:(86.00 x 29.00 mm);03. Nov 2010 12:28:02<br />

Funktions-Generatoren<br />

Arbiträrwww.TOELLNER.de<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011 57<br />

56_EKF (__).indd 57 30.06.2011 13:23:30


Messtechnik<br />

PXI<br />

Bild 1: Aufbau eines<br />

PCI-Express-Systems.<br />

Bilder: National Instruments<br />

Bild 3: Kommunikationsablauf<br />

zwischen zwei<br />

PCI-Bereichen<br />

über eine nicht<br />

transparente<br />

Brücke.<br />

Was ist PXImc<br />

Herstellerübergreifend mehrere intelligente Systeme verbinden<br />

Der PXImc-Standard (PXI Multi Computing) legt die Hard- und Softwareanforderungen fest, aufgrund<br />

derer zwei oder mehr intelligente Messsysteme miteinander verbunden werden können. Dieser Beitrag<br />

zeigt technische Details zu PXImc auf und führt in Einsatzbereiche ein. Autor: Chetan Kapoor<br />

Was steckt hinter der PXImc-Technologie Bild 1 veranschaulicht<br />

die Struktur eines typischen PCI-Express-basierten<br />

Systems. Auf dem Host-Rechner<br />

dient der Systembus (Root Complex) als Schnittstelle<br />

für das Verarbeitungssystem, um mit den PCI-Geräten zu kommunizieren.<br />

Das Verarbeitungssystem stellt dann eine Verbindung<br />

zu diesem Systembus her, um allen PCI- und PCI-Express-<br />

Geräten des Systems die erforderlichen Ressourcen zugänglich<br />

zu machen.<br />

PXImc bietet ein Kommunikationsmodell mit einer großen<br />

Bandbreite und geringer Latenz, in dem PCI oder PCI Express als<br />

physikalische Kommunikationsschicht eingesetzt wird. Zwei Systeme<br />

mit eigenen Systembussen können nicht direkt über PCI<br />

oder PCI Express verbunden werden, da es einige Knackpunkte<br />

zwischen den beiden PCI-Bereichen gibt, beispielsweise Busverwaltung<br />

und Endpunkt-Ressourcenvergabe.<br />

Die Verwendung einer nicht transparenten Brücke (NTB) löst<br />

diese Problematik, indem die PCI-Bereiche logisch getrennt werden<br />

und gleichzeitig ein Mechanismus abläuft, mit dem bestimmte Daten<br />

von einem PCI-Bereich auf den anderen übertragen werden.<br />

Bild 2 stellt diesen Vorgang dar. Sowohl System A als auch System<br />

B können die Ressourcenvergabe in ihren eigenen Bereichen<br />

selbständig steuern und werden dabei nicht durch eine nicht<br />

transparente Brücke als Schnittstelle beeinflusst.<br />

Die nicht transparente Brücke reagiert auf Anfragen des Systembusses<br />

wie die anderen PCI-Endpunkte des Systems und fordert<br />

einen bestimmten physikalischen Adressraum an. Das BIOS<br />

des Systems teilt der nicht transparenten Brücke einen speziellen<br />

Bereich im physikalischen Adressraum zu. Da diese Ressourcenvergabe<br />

sowohl in System A als auch in System B stattfindet, fordert<br />

die nicht transparente Brücke die Ressourcen in beiden PCI-<br />

Bereichen (A und B) an. Wie in Bild 3 dargestellt dient der<br />

Adressraum, der von der nicht transparenten Brücke im PCI-<br />

Bereich von System A erfasst wird, als Fenster in den physikalischen<br />

Adressraum des PCI-Bereichs von System B und der Adressraum,<br />

der im PCI-Bereich von System B erfasst wird, als<br />

Fenster in den physikalischen Adressraum des PCI-Bereichs von<br />

System A.<br />

Nach der Ressourcenvergabe auf beiden Systemen verfügt die<br />

nicht transparente Brücke über Speichermechanismen, um Daten<br />

zwischen beiden Systemen zu übertragen. Dazu gehören Elemente<br />

wie ein schneller Zwischenspeicher für die Datenübertragung,<br />

Interruptregister zur Signalisierung und große Bereiche<br />

des Adressraums, der über die nicht transparente Brücke in den<br />

gegenüberliegenden Adressraum übertragen wird.<br />

Nicht transparente Brücken sind zwar keine neue Technologie,<br />

aber bisher gab es dazu keinen branchenweiten Standard, der die<br />

Kommunikation zwischen PCI-Hierarchien erleichtert hätte. Lösungen<br />

für diesen Bereich erfordern jedoch ein benutzerdefiniertes<br />

Hard- und Softwaredesign, bevor sie als Kommunikationskanal<br />

eingesetzt werden können.<br />

Systembandbreite und Latenz<br />

Da sich PCI Express dank PXImc als physikalische Kommunikationsschicht<br />

einsetzen lässt, hängt die Leistung einer PXImc-Verbindung<br />

von der Art der PCI-Express-Schnittstelle ab. In Tabelle<br />

1 wird die theoretische Bandbreite verschiedener PCI-Express-<br />

Verbindungen aufgelistet.<br />

58 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011<br />

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58_NI_502 (jj).indd 58 30.06.2011 13:25:01


Messtechnik<br />

PXI<br />

Bild 2: Zwei<br />

Systeme sind<br />

über PCI Express<br />

miteinander<br />

verbunden, indem<br />

eine nicht<br />

transparente<br />

Brücke (NTB) als<br />

Schnittstelle<br />

eingesetzt wird.<br />

Um die Leistung einer typischen PXImc-Verbindung mit Alternativen<br />

zu vergleichen, führte National Instruments erste Vergleichsstudien<br />

mit Prototypenhardware und vorläufigen Software-<br />

Stacks durch. Dafür wurden zwei PXI-Express-Chassis PXIe-1082<br />

jeweils mit einem eigenen PXI-Express-Embedded-Controller<br />

PXIe-8133 ausgestattet und über den Prototyp der auf einer x4-<br />

PCI-Express-Schnittstelle der 1. Generation basierenden PXImc-<br />

Hardware verbunden. Mit diesem Aufbau konnten eine unidirektionale<br />

Latenz von 6 µs und ein Durchsatz von 670 <strong>MB</strong>/s erreicht<br />

werden. Im Vergleich zu Gigabit Ethernet bedeutet dieses Leistungsvermögen<br />

etwa zehnmal höhere Bandbreiten und hundertmal<br />

bessere Latenz, wodurch sich PXImc als ideale Schnittstelle für<br />

das Erstellen leistungsstarker Prüf-, Steuer- und Regelsysteme auf<br />

mehreren Computern darstellt. Im Rahmen der stetigen Weiterentwicklung<br />

des Standards PCI Express wird auch die von einer<br />

PXImc-Verbindung erbrachte Leistung weiterhin zunehmen.<br />

Leistungsstarke hybride Mess- und Prüfsysteme<br />

Komplexe Mess-, Steuer- und Regelsysteme wie HIL-Systeme bestehen<br />

normalerweise aus verschiedenen separaten Subsystemen,<br />

die über unterschiedliche Funktionen verfügen. Oftmals beruhen<br />

diese Subsysteme auf verschiedenen Hardwareplattformen, um die<br />

Anforderungen an die Funktionalität der Plattform bestmöglich zu<br />

erfüllen. PXImc ermöglicht die Kommunikation dieser Subsysteme<br />

über eine PCI-Express-Verbindung mit hoher Bandbreite und<br />

geringer Latenz. So lässt sich ein leistungsstarkes hybrides Messund<br />

Prüfsystem erstellen, das mit verschiedenen Hardwareplattformen<br />

eingesetzt werden kann, und dadurch Leistung, Flexibilität<br />

und Kosten optimal in sich vereint.<br />

Durch den Einsatz von PXImc als Kommunikationsbus für<br />

mehrere Systeme können diese kürzere Prüfzeiten und schnellere<br />

Schleifenausführungsraten erzielen als über vergleichsweise langsame<br />

Schnittstellen wie Ethernet oder Reflective Memory. Diese<br />

Funktionalität ermöglicht es somit den Systemen, ihre speziellen<br />

Aufgaben schneller auszuführen, und – bei HIL-Systemen – Simulationen<br />

unter realen Bedingungen durchzuführen.<br />

Bild 4 veranschaulicht eine typische Konfiguration eines solchen<br />

Systems. In dem Beispiel kommuniziert das Master-PXI-System<br />

bei hohem Durchsatz und geringer Latenz über die PXImc-Verbindung<br />

mit den sekundären PXI-Systemen und einem Stand<br />

-alone-Messgerät, um ein leistungsfähiges, hybrides Mess- und<br />

Prüfsystem zu erstellen.<br />

➔<br />

Auf einen Blick<br />

PXImc verbindet herstellerübergreifend mehrere<br />

intelligente Systeme<br />

Mit dem Standard PXImc bietet die PXI System Alliance eine Grundstruktur<br />

für Hard- und Softwarekomponenten und ein standardisiertes<br />

Protokoll für die Kommunikation zwischen zwei Systemen mithilfe<br />

von PCI oder PCI Express. Vom Standpunkt der Hardware aus wurde<br />

die Funktionalität so angeglichen, dass zwei unabhängige Systeme<br />

direkt über PCI oder PCI Express miteinander kommunizieren können.<br />

Im Softwarebereich wurde ein Kommunikationsmuster erstellt, über<br />

das jedes System die eigenen Ressourcen so auffi nden und konfi gurieren<br />

kann, dass es mit dem anderen System kommunizieren kann.<br />

infoDIREKT www.all-electronics.de<br />

502ei0711<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011 59<br />

58_NI_502 (jj).indd 59 30.06.2011 13:25:10


Messtechnik<br />

PXI<br />

Bilder: National Instruments<br />

Multicore-CPUs für verteilte Verarbeitung<br />

Anwendungen aus den Bereichen SIGINT und echtzeitfähiges<br />

Hochleistungsrechnen, für die Daten inline oder in Echtzeit verarbeitet<br />

werden, müssen typischerweise über komplexe Datenverarbeitungsfunktionen<br />

verfügen, um den Datenfluss bewältigen zu<br />

können. Außerdem wird bei diesen Anwendungen die Verarbeitungslast<br />

mithilfe einer Kommunikationsschnittstelle, die eine hohe<br />

Bandbreite und geringe Latenz bietet, auf mehrere separate Verarbeitungsknoten<br />

verteilt. Für einige verteilte Verarbeitungssysteme<br />

reichen auch FPGAs und einzelne digitale Signalverarbeitungssysteme<br />

aus. Doch für bestimmte Anwendungen muss bestehendes<br />

x86-basiertes Software-IP genutzt werden oder die Berechnungen<br />

in Gleitkomma- statt in Festkommawerten angegeben werden. In<br />

solchen Fällen bietet PXImc die Möglichkeit, verteilte Verarbeitungssysteme<br />

zu erstellen, die die aktuellen, auf Multicore-CPU<br />

basierenden PCs als externe Rechenknoten nutzen. Dies bezieht<br />

sich nicht nur auf die zuvor aufgeführten Anforderungen, sondern<br />

bietet auch ein System mit kürzeren Entwicklungs- und Fehlerbehebungszeiten<br />

im Vergleich zu Systemen, die FPGA und benutzerdefinierte<br />

digitale Signalverarbeitungssysteme nutzen.<br />

Bild 4: Beispielkonfiguration für ein leistungsfähiges, hybrides Mess- und<br />

Prüfsystem auf Grundlage von PXImc.<br />

PCI Express<br />

Link<br />

Generation<br />

Theoretical<br />

Unidirecional<br />

Transfer Rates<br />

Theoretical<br />

Bidirecional<br />

Transfer Rates<br />

x4 Gen 1 1 GB/s 1 GB/s x2<br />

x16 Gen 1 4 GB/s 4 GB/s x2<br />

x4 Gen 2 2 GB/s 2 GB/s x2<br />

x16 Gen 2 8 GB/s 8 GB/s x2<br />

Tabelle 1: Theoretische Bandbreite verschiedener PCI-Express-Verbindungen.<br />

Bild 5 (links): Beispiel eines verteilten Verarbeitungssystems, das auf<br />

einem PXI-Express-System und PXImc-Schnittstellenkarten basiert.<br />

Bild 6 (rechts): Mit PXImc lassen sich in PXI-Systemen mehrere<br />

Peripherieverarbeitungsmodule an ein Chassis anschließen.<br />

Bild 5 zeigt eine der möglichen Konfigurationen für verteilte Verarbeitungssysteme,<br />

die sich mit einem PXI-Express-System und<br />

PXImc-Schnittstellenkarten erstellen lässt. In diesem Beispiel ist der<br />

Master-Controller dafür verantwortlich, dass Daten von verschiedenen<br />

I/O-Modulen gesammelt und dann über PXImc-Verbindungen<br />

an vier x86-basierte Rechenknoten weitergeleitet werden. Diese<br />

Knoten können je nach der erforderlichen Verarbeitungsleistung<br />

handelsübliche PCs oder High-End-Workstations sein.<br />

x86-basiertes Co-Processing<br />

Beim PXImc-Standard kann ein Verarbeitungssystem über eine interne<br />

nicht transparente PCI- bzw. PCI-Express-Brücke verfügen. Dadurch<br />

können die Verarbeitungsmodule an einen Peripheriesteckplatz<br />

eines PXI-Express-Chassis angeschlossen werden und über die PCI-<br />

Express-Leitungen an der Backplane des Chassis mit dem Master-<br />

Controller kommunizieren. Am Chassis angeschlossene Peripherieverarbeitungsmodule<br />

erhöhen die gesamte Verarbeitungsfunktionalität<br />

eines einzelnen Systems und stellen eine kompakte und robuste<br />

Systemlösung dar. Damit lassen sich optimal komplexe Mess- und<br />

Prüfanwendungen verarbeiten, die durch die Abmessungen des Systems<br />

eingeschränkt sind und/oder die sehr hohe Mobilitätsanforderungen<br />

stellen. Außerdem ermöglicht der Standard direkte Peer-to-<br />

Peer-Kommunikation zwischen PXImc- und anderen PCI- bzw. PCI-<br />

Express-Geräten. Mit dieser Fähigkeit können PXImc-Geräte, zum<br />

Beispiel Peripherieverarbeitungsmodule, direkt mit PCI- bzw. PCI-<br />

Express-Geräten kommunizieren, ohne den Master-Controller einzusetzen.<br />

Außerdem lassen sich Subsysteme innerhalb eines einzelnen<br />

PXI-Chassis erstellen und die Chassis-Ressourcen effizienter nutzen.<br />

Bild 6 stellt die Einbindungsmöglichkeiten von Peripherieverarbeitungsmodulen<br />

in ein PXI-Chassis sowie die beiden möglichen Kommunikationsmethoden<br />

dar.<br />

Der Standard PXImc der PXI Systems Alliance (PXISA) stellt eine<br />

herstellerübergreifende Lösung dar, die die steigenden Anforderungen<br />

in Anwendungsbereichen wie HIL und SIGINT erfüllen kann,<br />

erweitert den Funktionsumfang der PXI-Plattform und ermöglicht<br />

unterschiedliche Konfigurationen wie Hybridsysteme, verteilte<br />

Verarbeitung und Co-Processing innerhalb eines Chassis. (jj) n<br />

Der Autor: Chetan Kapoor ist PXI Product Manager<br />

bei National Instruments in Austin/Texas.<br />

60 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

58_NI_502 (jj).indd 60 30.06.2011 13:25:14


Neue Produkte<br />

Rail-to-Rail-Eingang<br />

Schneller Komparator ist sparsam<br />

FeRAM-Speicher 32 bis 256 KBit<br />

Schnelle und geringe Leistungsaufnahme<br />

Bild: STMicro<br />

Mit einer Verzögerungszeit von 8<br />

ns zählt der TS3011 von STMicro<br />

zu den schnellen Komparatoren.<br />

Er arbeitet an einfachen 2,2 bis 5<br />

V im Temperaturbereich -40°C<br />

bis +125°C und zeichnet sich<br />

durch einen geringen Stromver-<br />

brauch von 555 µA bei 5 V aus.<br />

Zu seinen Merkmalen zählen die<br />

Rail-to-Rail-Eingänge und der<br />

Push-Pull-Ausgang sowie eine<br />

ESD-Toleranz von 2 kV HBM / ​<br />

200 V MM. Der Komparator im<br />

SOT23-5- oder SC70-5-Gehäuse<br />

hat eine Latch-up Immunität von<br />

200 mA. Anwendungen finden<br />

sich bei der Signalaufbereitung in<br />

der Telekom, in Messtechnik und<br />

anderen mehr. Mehr über Komparatoren<br />

ab Seite 22 in dieser<br />

<strong>Ausgabe</strong>.<br />

infoDIREKT <br />

428ei0711<br />

FeRAMs sind nicht-flüchtige Speicher.<br />

Gegenüber anderen NV-<br />

Speichern wie etwa EEPROMs<br />

oder Flash haben FeRAMs den<br />

Vorteil einer deutlich niedrigeren<br />

Leistungsaufnahme (1:400 oder<br />

weniger), einer hohen Schreibgeschwindigkeit<br />

(wie DRAM) und<br />

einer entscheidend höheren Anzahl<br />

von Schreibzyklen (10 12 ). In<br />

Verbindung mit dem Datenerhalt<br />

von 10 Jahren ermöglicht dies<br />

den Einsatz in vielen Applikationen,<br />

in denen es auf eine zuverlässige<br />

Datenspeicherung ankommt,<br />

wie für Abrechnungs-, ,<br />

Konfigurations- und Statusinformationen.<br />

Weitere Merkmale:<br />

8-Bit-Konfiguration, 3,3-V-Versorgungsspannung<br />

und Temperaturbereich<br />

-40 bis +85 °C.<br />

infoDIREKT <br />

426ei0711<br />

Bild: Rohm<br />

Bild: Fischer Elektronik<br />

Bild: Texas Instruments<br />

Kundenspezifische Kühlkörper<br />

Aluminium mit Kupfer vereint<br />

Besonders für transiente Wärmeeinträge<br />

und kleine Wärmeeintragsflächen<br />

ist es zur effektiven<br />

Kühlung der elektronischen Komponenten<br />

notwendig, die entstehende<br />

Wärme schnell vom Bauteil<br />

aufzunehmen und diese, zum<br />

Hoher Eingangswiderstand<br />

Zweifach-Komparator ist sehr sparsam<br />

Mit einem Eingangswiderstand<br />

von 10 12 Ohm kann der TLC352<br />

direkt an Hochohmquellen angeschlossen<br />

werden. Er arbeitet in<br />

einem weiten Bereich an einfachen<br />

1,5 bis 18 V, außerdem an<br />

Beispiel an einen Kühlkörper, weiterzuleiten.<br />

Hierfür bietet Fischer<br />

Elektronik ein spezielles Bearbeitungsverfahren<br />

an, mit dem Kontaktflächen<br />

aus Kupfer (Lambda =<br />

380 W/m x k) formschlüssig mit<br />

dem Alu-Kühlkörper verbunden<br />

werden. Materialstärke, Anzahl,<br />

Geometrie und Position der Kupferfläche<br />

wird nach kundenspezifischen<br />

Vorgaben realisiert. Eine<br />

planebene Fläche hoher Ebenheit<br />

und Rauheit wird durch Fräsen<br />

erreicht.<br />

infoDIREKT <br />

429ei0711<br />

zwei Spannungen zwischen 1,4<br />

bis 18 V und zeichnet sich durch<br />

einen geringen Stromverbrauch<br />

von 150 µA bei 5 V bzw. 65 µA<br />

bei 1,4 V aus. Zu seinen weiteren<br />

Merkmalen zählen der bis Masse<br />

reichende Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich<br />

sowie eine<br />

ESD-Toleranz von 2 kV nach MIL-<br />

STD-883. Der Komparator im<br />

SO8-Gehäuse hat TTL, MOS und<br />

CMOS-Ausgang. Mehr über Komparatoren<br />

ab Seite 22 in dieser<br />

<strong>Ausgabe</strong>.<br />

infoDIREKT <br />

443ei0711<br />

Universelle Stromversorgung<br />

Für LEDs mit Konstantstrom-Ausgang und PFC<br />

Emtron electronic nimmt mit dem<br />

Modell PLD-25 von Mean Well eine<br />

weitere Konstantstrom-Stromversorgung<br />

für den Betrieb von LEDs<br />

in sein Lieferprogramm auf. Die<br />

Baureihe PLD-25 kann mit Gleichund<br />

Wechselstrom in einem weiten<br />

Eingangsspannungsbereich von<br />

90 bis 295 V betrieben werden,<br />

liefert 25 W Ausgangsleistung und<br />

ist mit einer Vorrichtung zur Blindleistungskompensation<br />

(PFC) ausgestattet.<br />

Bislang hatte Mean Well<br />

die Modelle LPHC/LPLC-18 (18<br />

Watt), LPC-20 (20 Watt), LPC-35<br />

(35 Watt) und LPC-60 (60 Watt) für<br />

LED-Anwendung auf den Markt<br />

gebracht. Gemeinsames Merkmal<br />

ist ein Konstantstromausgang (350<br />

infoDIREKT 427ei0711<br />

_06DRX_TOELLNER_1 Verstärker_86x29 1_as_gepr.pdf;S: 1;Format:(86.00 x 29.00 mm);03. Nov 2010 12:28:01<br />

Verstärker<br />

mA / 700 mA / 1050 mA / 1400<br />

mA); diese Geräte sind jedoch<br />

nicht mit einer PFC-Funktion ausgestattet.<br />

Aufgrund der vereinfachten,<br />

einstufigen Auslegung seiner<br />

PLC-Schaltung kann der erforderliche<br />

hohe Leistungsfaktor >0,9<br />

auf wirtschaftliche Weise erzielt<br />

werden. Die PLD-25-Serie erreicht<br />

einen Wirkungsgrad von 86 Prozent<br />

und lässt sich daher im Temperaturbereich<br />

zwischen -30 °C<br />

und +60 °C nur mit Konvektionskühlung<br />

betreiben. Sie haben<br />

Schutzfunktionen gegen: Kurzschluss,<br />

Überlast und Übertemperatur.<br />

Breitband-<br />

4-Quadrantenwww.TOELLNER.de<br />

Bild: Emtron/Mean Well<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011 61<br />

61_PB.indd 61 30.06.2011 13:27:42


Gewinnspiele / Impressum<br />

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‘ Intel C++ Studio XE‘ - für C/C++ Entwickler im Wert von rund<br />

1.100,- € (wahlweise Linux oder Windows )!<br />

Das Softwarepaket Intel C++ Studio XE<br />

2011 steht für verschiedene Betriebssysteme<br />

zur Verfügung. Es kombiniert<br />

den C/C++- Compiler, Bibliotheken,<br />

Fehlerprüfungstools und Profiler von<br />

Intel. Dieses Softwareentwicklungswerkzeug<br />

unterstützt vor allem neuere<br />

Konzepte der parallelen Programmierung<br />

(neben Open MP und TBB auch<br />

CILK und ArBB). Diese Suite stellt darüberhinaus<br />

speziell zugeschnittene, leistungsfähige<br />

(zum Großteil bereits<br />

‘threading fähige‘) C/C++ Bibliotheken<br />

für mathematische Funktionen, Kryptographie,<br />

Bildbearbeitung und Datenkompression<br />

bereit. Mit der umfassenden<br />

Untersuchung der Softwarequalität,<br />

die ein wichtiger Teil des<br />

Entwicklungszyklus ist, können statische<br />

und dynamische Programmcodeanalyse<br />

erfolgreich kombiniert werden.<br />

Dazu zählt auch die Untersuchung von<br />

Speicherleaks und Threadingfehlern.<br />

Die Suite beinhaltet: Intel C/C++ Compiler,<br />

Integrated Performance Primitives,<br />

Threading Building Blocks, Math<br />

Kernel Library, VTune Amplifier XE und<br />

Intel Inspector XE. Um die Intel C++<br />

Studio XE Toolsuite zu gewinnen, einfach<br />

bis zum 25. September 2011 ein<br />

E-Mail mit Angabe von Namen, Funktion<br />

und Firma und mit dem Betreff<br />

‘Elektronik Industrie‘ an: studioXE@intel.com<br />

‘ senden und schon können Sie<br />

der Gewinner sein.<br />

Viel Glück wünscht die Redaktion!<br />

Die Gewinner der Gewinnspiele werden<br />

jeweils in einer der nächsten <strong>Ausgabe</strong>n<br />

veröffentlicht. Der Rechtsweg<br />

ist ausgeschlossen.<br />

infoDIREKT www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

404ei0711<br />

Impressum<br />

REDAKTION<br />

Chefredakteur:<br />

Dipl.-Ing. Siegfried W. Best, (sb) (v.i.S.d.P.),<br />

Tel: +49 (0) 6221 489-240, E-Mail: siegfried.best@huethig.de<br />

Redaktion:<br />

Dipl.-Ing. Hans Jaschinski (jj), stellv. Chefredakteur,<br />

Tel: +49 (0) 6221 489-260 E-Mail: hans.jaschinski@huethig.de<br />

Dipl.-Ing. Alfred Vollmer (av), Redakteur<br />

Tel: +49 (0) 89 60 66 85 79, E-Mail: ei@avollmer.de<br />

Redaktion all-electronics:<br />

Hilmar Beine (hb), Tel.: +49 (0) 6221 489-360,<br />

Stefanie Eckardt (eck), Tel.: +49 (0) 8191 125-494<br />

Melanie Feldmann (mf), Tel.: +49 (0) 6221 489-463<br />

Dr. Achim Leitner (lei), Tel.: +49 (0) 8191 125-403<br />

Robert Unseld (uns), Tel.: +49 (0) 8191 125-830<br />

Harald Wollstadt (hw), Tel.: +49 (0) 6221 489-308<br />

Office Manager: Waltraud Müller, Tel: +49 (0) 8191 125-408<br />

E-Mail: waltraud.mueller@huethig.de<br />

Assistenz und Sonderdruckservice:<br />

Diana Bönning, Tel: +49 (0) 6221 489-206,<br />

E-Mail: diana.boenning@huethig.de<br />

Anzeigen<br />

Anzeigenleitung:<br />

Frank Henning, Tel: +49 (0) 6221 489-363,<br />

E-Mail: frank.henning@huethig.de<br />

Anzeigendisposition:<br />

Angelika Scheffler, Tel: +49 (0) 6221 489-392,<br />

E-Mail: ei-dispo@huethig.de<br />

Sonderdruckservice:<br />

Diana Bönning, Tel: +49 (0) 6221 489-206,<br />

E-Mail: diana.boenning@huethig.de<br />

Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 40 vom 01.10.2010<br />

Verlag<br />

Hüthig GmbH, Im Weiher 10, 69121 Heidelberg<br />

Tel: +49 (0) 6221 489-0 , Fax: +49 (0) 6221 489-482,<br />

www.huethig.de, Amtsgericht Mannheim HRB 703044<br />

Geschäftsführung: Fabian Müller<br />

Verlagsleitung: Rainer Simon<br />

Produktmanager Online: Philip Fischer<br />

Vertrieb: Stefanie Ganser<br />

Abonnement-Service:<br />

Tel: +49 (0) 6123 9238-257, Fax: +49 (0) 6123 9238-258,<br />

E-Mail: aboservice@huethig.de<br />

Leser-Service:<br />

Tel: +49 (0) 6123 9238-257, Fax: +49 (0) 6123 9238-258<br />

E-Mail: leserservice@huethig.de<br />

Leitung Herstellung: Horst Althammer<br />

Art Director: Jürgen Claus<br />

Layout und Druckvorstufe:<br />

Carmen Lauter, Andrea de Paly, Weber Claudia<br />

Druck: Vogel GmbH, 97204 Höchberg<br />

ISSN-Nummer: 0174-5522<br />

Jahrgang/Jahr: 42. Jahrgang 2011<br />

Erscheinungsweise: 10 <strong>Ausgabe</strong>n jährlich<br />

Bezugsbedingungen/Bezugspreise 2011 (unverbindliche<br />

Preisempfehlung): Jahresabonnement (inkl. Versandkosten)<br />

Inland € 167,80; Ausland € 178,00. Einzelheft € 19,00, zzgl.<br />

Versandkosten. Der Studentenrabatt beträgt 35 %. Kündigungsfrist:<br />

jederzeit mit einer Frist von 4 Wochen zum<br />

Monatsende. Alle Preise verstehen sich inkl. MwSt.<br />

© Copyright Hüthig GmbH 2011, Heidelberg.<br />

Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotz<br />

sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion, vom Ver leger und<br />

Herausgeber nicht übernommen werden. Die Zeitschriften, alle<br />

in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen, sind urheberrechtlich<br />

geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen<br />

Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des<br />

Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für<br />

Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die<br />

Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen.<br />

Mit der Annahme des Manuskripts und seiner Veröffent lichung<br />

in dieser Zeitschrift geht das umfassende, ausschließliche,<br />

räumlich, zeitlich und inhaltlich unbeschränkte Nutzungsrecht<br />

auf den Verlag über. Dies umfasst insbesondere das Printmediarecht<br />

zur Veröffentlichung in Printmedien aller Art sowie<br />

entsprechender Vervielfältigung und Verbreitung, das Recht<br />

zur Bearbeitung, Umgestaltung und Übersetzung, das Recht<br />

zur Nutzung für ei-gene Werbezwecke, das Recht zur elektronischen/digitalen<br />

Verwertung, z.B. Einspeicherung und Bearbeitung<br />

in elektronischen Systemen, zur Veröffentlichung in<br />

Datennetzen sowie Datenträger jedweder Art, wie z. B. die<br />

Darstellung im Rahmen von Internet- und Online-Dienstleistungen,<br />

CD-ROM, CD und DVD und der Datenbanknutzung<br />

und das Recht, die vorgenannten Nutzungsrechte auf Dritte zu<br />

übertragen, d.h. Nachdruckrechte einzuräumen. Die Wiedergabe<br />

von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen<br />

und dergleichen in dieser Zeitschrift berechtigt auch<br />

ohne besondere Kennzeichnung nicht zur Annahme, dass solche<br />

Namen im Sinne des Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung<br />

als frei zu betrachten wären und daher von jedermann<br />

benutzt werden dürfen.<br />

Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung<br />

übernommen. Mit Namen oder Zeichen des Verfassers gekennzeichnete<br />

Beiträge stellen nicht unbedingt<br />

die Meinung der Redaktion dar. Es gelten die allgemeinen<br />

Geschäftsbedingungen für Autorenbeiträge.<br />

Auslandsvertretungen<br />

Frankreich, Belgien: SL REGIE, Sophie Lallonder,<br />

12 allée des Crételles, F-37300 Joué-Lès-Tours,<br />

Tel: +33/2/47 38 24 60, Fax: +33/2/90 80 12 22,<br />

E-Mail: sophie.lallonder@wanadoo.fr<br />

Großbritannien: Richard H. Thompson Ltd.,<br />

38 Addison Avenue, GB-London W11 4QP,<br />

Tel: +44/20/76 02 10 65, Fax: +44/20/76 02 21 98,<br />

E-Mail: richardmedia@yahoo.com<br />

Schweiz, Liechtenstein: MarCoMedia GmbH,<br />

Monika B. Ailinger, Obereichliweg 31, CH-6405 Immensee<br />

Tel.: +41/41/8504424, Fax: +41/41/8504529,<br />

E-Mail: m.ailinger@marcomedia.ch<br />

USA, Kanada: Marion Taylor-Hauser,<br />

Max-Böhm-Ring 3, 95488 Eckersdorf,<br />

Tel.: +49/921/31663, Fax: +49/921/32875,<br />

E-Mail: taylor.m@t-online.de<br />

Angeschlossen der Informationsgemeinschaft zur<br />

Feststellung der Verbreitung von Werbeträgern (IVW),<br />

(Printed in Germany)<br />

Datenschutz<br />

Ihre personenbezogenen Daten werden von uns und den Unternehmen<br />

der Süddeutscher Verlag Mediengruppe, unseren<br />

Dienstleistern sowie anderen ausgewählten Unternehmen verarbeitet<br />

und genutzt, um Sie über interessante Produkte und<br />

Dienstleistungen zu informieren. Wenn Sie dies nicht mehr wünschen,<br />

schreiben Sie bitte an: leserservice@huethig.de<br />

62 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

62_Gewinnspiele (Intel_404.indd 62 30.06.2011 13:29:45


Gewinnspiele / Impressum<br />

<strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong>-Leser gewinnen immer<br />

Einsendeschluss:<br />

31.08.2011<br />

Gewinnen Sie ein Digital-Handmultimeter U1242A<br />

gespendet von Agilent im Wert von 200,- €!<br />

Das U1242A Digital-Handmultimeter<br />

ist ein robustes DMM für den<br />

Einsatz im Labor und auch im<br />

Feld. Die Leser der <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong><br />

haben die Chance eines<br />

dieser gut ausgestatteten Multimeter<br />

zu gewinnen, dessen wesentliche<br />

Merkmale sind:<br />

■■ Digitales 10.000-Digit-Präzisions-True-RMS-Handmultimeter,<br />

gemäß EN/IEC 61010-1:2001<br />

Kategorie III 1000 V/ Kategorie<br />

IV 600 V<br />

■■ Spannungs- und Stromstärkemessungen<br />

von DC und AC<br />

■■ True-RMS-Messung für AC-<br />

Spannung und -Strom<br />

■■ Harmonischenverhältnis<br />

■■ SCAN-Temperaturmessung für<br />

T1, T2 und T1–T2<br />

■■ Widerstandsmessung bis zu<br />

100 MΩ<br />

■■ Dioden- und akustische<br />

Durchgangstests<br />

■■ Kapazitätsmessung bis zu<br />

10 mF<br />

Außerdem verfügt das DMM über<br />

Akkukapazitätsanzeige.<br />

Um das DMM zu gewinnen einfach<br />

bis zum 31. August 2011ein email<br />

mit Angabe von Namen, Firma und<br />

dem Betreff: Digital-Handmultimeter<br />

an folgende email-Adresse: contactcenter_germany@agilent.com<br />

Viel Glück wünscht die Redaktion!<br />

Die Gewinner der Gewinnspiele<br />

werden jeweils in einer der nächsten<br />

<strong>Ausgabe</strong>n veröffentlicht. Der<br />

Rechtsweg ist ausgeschlossen.<br />

infoDIREKT www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

402ei0711<br />

<strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong>-Leser gewinnen immer<br />

Einsendeschluss:<br />

31.08.2011<br />

Gewinnen Sie eines von sechs Demo Kits für den VCNL4000 Näherungs- und Umgebungslicht-Sensor<br />

gespendet von Vishay im Wert von zusammen über 200 US$!<br />

Vishay Intertechnology führt ein Demokit für<br />

seinen VCNL4000 Näherungs- und Umgebungslicht-Sensor<br />

in den Markt ein. Es bietet<br />

den VCNL4000 Sensor bereits montiert auf einem<br />

Board mit USB-Interface und Demonstrationssoftware.<br />

Das Kit, das die<br />

Leser der <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong><br />

gewinnen können, ermöglicht<br />

es Entwicklern auf einfache<br />

und preiswerte Art den Sensor<br />

für die angedachte Applikation<br />

zu evaluieren. Der VCNL4000<br />

kombiniert einen IR-Sender,<br />

Proximityphotodiode, Ambient<br />

Lightdetector, Signalprozesor-<br />

IC und I 2 C-Bus Kommunikationsinterface<br />

in einem 395<br />

mm x 3,95 mm x 0,75 mm<br />

leadless (LLP) Surface-Mount<br />

Gehäuse. Die VCNL4000 DemoKit<br />

Software enthält zwei<br />

Schnittstellen: Eine für die<br />

Ambientlight-Funktion und<br />

infoDIREKT www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

eine weitere für die Proximity-Funktion. Der Designer<br />

kann die Schlüsselfunktionen der Sensorparameter<br />

festlegen und den Effekt auf die Applikation<br />

erkennen. Zusätzlich können unterschiedliche<br />

Gehäuse und Fenstermaterialien<br />

ausprobiert und deren Einfluss auf die Empfindlichkeit<br />

des Sensors erprobt werden. Die<br />

Proximity Software ermöglicht die Einstellung<br />

des Emitterstromes, der Samplerate, vom<br />

Samplingmode und von der Ausgangsgröße<br />

der Messung. Enthalten sind<br />

auch die automatische<br />

Rausch- und Offset-Kompensation<br />

und der Dynamikbereich.<br />

Um ein Demokit zu gewinnen<br />

einfach bis zum 31. August<br />

2011 eine E-Mail mit Betreff<br />

Demokit an: VCNL4000DemoKit@vishay.com.<br />

Viel Glück wünscht die<br />

Redaktion!<br />

Die Gewinner der Gewinnspiele<br />

werden jeweils in<br />

einer der nächsten <strong>Ausgabe</strong>n<br />

veröffentlicht. Der Rechtsweg<br />

ist ausgeschlossen.<br />

403ei0711<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011 63<br />

62_Gewinnspiele (Intel_404.indd 63 30.06.2011 13:29:49


High Tech Toy<br />

Drachenstich der Moderne<br />

Tradinno, das funkgesteuerte Untier<br />

Im Mittelpunkt des mit 500 Jahren ältesten deutschen Volksschauspiels steht seit 2010 im bayrischen Furth im<br />

Wald der moderne Drache Tradinno. Wenn ich auch Siegfried heiße, getötet habe ich ihn nicht, aber die Elektronik<br />

einmal genauer angeschaut. <br />

Autor: Siegfried W. Best<br />

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64 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de<br />

64_480_HTT.indd 64 30.06.2011 13:33:13


High Tech Toy<br />

Tradinno ist nach einer ganzen Reihe von Vorfahren, die<br />

teils von im Leib versteckten Burschen bewegt wurden,<br />

ein fast 16 m langer und 11 to schwerer Drache mit dem<br />

Innenleben eines Automobils. Er wurde komplett von<br />

Zollner Elektronik im bayrischen Zandt entwickelt.<br />

Zum Einsatz kommt ein modular aufgebautes Steuergerät<br />

zur dezentralen Steuerung/Regelung der hydraulischen<br />

Systeme mit den unterschiedlichen<br />

Aktoren und Sensoren. Die<br />

Stromversorgung der angeschlossenen<br />

Industriekomponenten<br />

(Ventile, Sensoren, usw.) erfolgt<br />

über ein KFZ/NFZ-<br />

Bordnetz mit 2x 16…32<br />

VDC, gespeist aus einem<br />

24-V-Batterienetz,<br />

ständig gepuffert<br />

von Generatoren,<br />

die von<br />

einem VW-Tur-<br />

bo-Dieselmotor (2 Ltr., 140 PS) angetrieben werden. Die angeschlossenen<br />

Aktoren und Sensoren werden über einen getrennten<br />

Stromkreis versorgt. Damit nichts Unvorhergesehenes passiert,<br />

übernimmt ein zweikanalig ausgeführter Sicherheitskreis die Abschaltung<br />

der Aktorversorgung über Sicherheitsschleife nach<br />

SIL3.<br />

Das elektronische Herz<br />

Das Blockschaltbild zeigt die Steuergeräte für die Extremitäten<br />

Füße, Schwanz und Flügel sowie solche für den Kopf, die Augen<br />

und den Hals. Alle 9 Steuergeräte sind für die Kommunikation<br />

mit 140 kBytes/s über CAN und FlexRay verbunden. Die ECUs<br />

arbeiten mit einer Zykluszeit von 200µs, die Zykluszeit zwischen<br />

den ECUs ist 6 ms. Das aus Sicherheitsgründen duale Prozessorsystem<br />

besteht aus einem 32-Bit-Mikrocontroller (Fujitsu<br />

<strong>MB</strong>91F467D, 96 MHz, Arbeitsspeicher 576 kByte) einem 32-Bit-<br />

Festpunkt-DSP (TMS320C6414E, 600 MHz, Arbeitsspeicher 33<br />

<strong>MB</strong>yte (64bit) und zwei FPGAs (Altera cyclon 2). Die interne Datenkommunikation<br />

erfolgt dabei mit 32 Bit parallel und der Datendurchsatz<br />

des komplexen Regelungssystems erfolgt mit 2,6<br />

<strong>MB</strong>yte/s bei 200 µs Abtastrate, die interne Datenübertragung zu<br />

den Aktor-/Sensormodulen über 8 LVDS Schnittstellen (mit 86<br />

Mbit/s). Gesteuert wird Tradinno von vier Personen mit 18 Kanälen<br />

(je zwei Hin- zwei Rückkanäle) über nicht handelsübliche<br />

2,4 GHz-Funkfernsteuerungen mit Rückmeldung über den im<br />

Drachen installierten Transceiver.<br />

■<br />

infoDIREKT www.all-electronics.de<br />

480ei0711<br />

Kontakt: Zollner Elektronik AG<br />

Industriestr. 2-14<br />

93499 Zandt<br />

Tel.: 09944 / 20–0<br />

Email: info@zollner.de<br />

www.zollner.de<br />

Links: 32-Bit-Mikrocontroller Fujitsu <strong>MB</strong>91F467D,<br />

Texas Instruments 32-Bit-DSP TMS320C6414E<br />

Infokasten<br />

Drachenstich 2011<br />

Der zählebigste aller Drachen ist zweifellos der Further Drache. Seit<br />

500 Jahren wird er alljährlich getötet. Dieses Jahr kommt vom 5. bis<br />

22. August zum zweiten Mal der hochmoderne Tradinno zum Einsatz.<br />

Mehr unter www.drachenstich.de<br />

www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07 / 2011 65<br />

64_480_HTT.indd 65 30.06.2011 13:33:19


Service<br />

Verzeichnisse / Impressum<br />

Inserenten<br />

A.S.T., Dresden 17<br />

EMTRON Electronic, Nauheim 37<br />

Kunze Folien, Oberhaching 27<br />

Silicon Laboratories, USA–Austin,<br />

Beta LAYOUT, Aarbergen 27<br />

EPCOS, München 15<br />

Kurz, Remshalden 25<br />

TX 78701 29<br />

Bicker Elektronik, Donauwörth 37<br />

Epson Europe Electronic, München 31<br />

Micro Crystal, CH–Grenchen 53<br />

Toellner Electronic, Herdecke 3, 51, 57, 61<br />

dataTec GmbH Messtechnik, Reutlingen 11<br />

Decision Computer, Lienen 14<br />

DETAKTA, Norderstedt 45<br />

Distrelec Schuricht, Bremen 2. US<br />

ERNI Electronics, Adelberg 49<br />

Fischer Elektronik, Lüdenscheid 5<br />

Geyer Electronic, Gräfelfing/München 35<br />

GlobTek, USA–Northvale 47<br />

National Instruments, München 4. US<br />

National Semiconductor, Fürstenfeldbruck 9<br />

Panasonic Electric Works, Holzkirchen 41<br />

PCE, Dietmannsried 36<br />

Toshiba Electronics, Düsseldorf 13<br />

UNVERDROSS-TECHNIK, Wörthsee 55<br />

WDI, Wedel 54<br />

E-A Elektro- Automatik, Viersen 7<br />

HAMEG Instruments, Mainhausen 14<br />

RECOM ELECTRONIC, Dreieich 32, 33<br />

Würth Elektronik eiSos, Waldenburg 45<br />

Unternehmen<br />

2E mechatronic 48<br />

Ericsson 48<br />

Mitsubishi Electric 6<br />

Semikron 6<br />

A.S.T. 16<br />

Agilent 63<br />

Altera 18<br />

AMA Service 16<br />

Asentics 16<br />

austriamicrosystems 15<br />

AVX 6<br />

Fairchild 6<br />

Fischer Elektronik 61<br />

Franz Binder 48<br />

Fraunhofer IZM 54<br />

Geyer Electronic 53<br />

Glyn 6<br />

Intel 27, 62<br />

MSC 50, 53, 55<br />

MTM Power 45<br />

National Instruments 12, 16, 58<br />

National Semiconductor 12, 22<br />

Omicron Lab 38<br />

Pacific Power Source 46<br />

Petermann-Technik 55<br />

Semisouth 6<br />

Semtech 30<br />

Silicon Laboratories 54<br />

SiTime 50, 53<br />

STMicroelectronics 34, 37, 61<br />

TE Connectivity 16<br />

AWR 12<br />

Interna tional Rectifier 6<br />

Phase Link 55<br />

Texas Instruments 16, 61<br />

Bicker Elektronik 45<br />

Karlsruher Institut für Technologie 6<br />

Phase Metrix 12<br />

Toshiba 6<br />

Breitmeier Messtechnik 16<br />

CompoTEK 53<br />

Cree 6<br />

Duracell 33<br />

EKF Elektronik 56<br />

Emtron 61<br />

Epson Semiconductor 28<br />

LeCroy 14<br />

Liebherr-Elektronik 6<br />

Linear Technology 12, 22<br />

Magnetec 6<br />

Maxim 22<br />

Mean Well 61<br />

Melexis 16<br />

Phoenix Testlab 13<br />

Plessey Semiconductors 12<br />

PMC-Sierra 11<br />

Recom 42<br />

Rohm Semiconductor 6, 61<br />

Rutronik 53<br />

Schroff 48<br />

Universität der Bundeswehr München 6<br />

Vacuumschmelze 6<br />

Vectron International 53, 55<br />

Vishay 14<br />

XP Power 45<br />

ZIM Plant Technology 16<br />

Epson Toyocom 53<br />

Micro electronic 12<br />

Schulz-Electronic 46<br />

Zollner 64<br />

Impressum<br />

REDAKTION<br />

Chefredakteur:<br />

Dipl.-Ing. Siegfried W. Best, (sb) (v.i.S.d.P.),<br />

Tel: +49 (0) 6221 489-240, E-Mail: siegfried.best@huethig.de<br />

Redaktion:<br />

Dipl.-Ing. Hans Jaschinski (jj), stellv. Chefredakteur,<br />

Tel: +49 (0) 6221 489-260 E-Mail: hans.jaschinski@huethig.de<br />

Dipl.-Ing. Alfred Vollmer (av), Redakteur<br />

Tel: +49 (0) 89 60 66 85 79, E-Mail: ei@avollmer.de<br />

Redaktion all-electronics:<br />

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Harald Wollstadt (hw), Tel.: +49 (0) 6221 489-308<br />

Office Manager: Waltraud Müller, Tel: +49 (0) 8191 125-408<br />

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Assistenz und Sonderdruckservice:<br />

Diana Bönning, Tel: +49 (0) 6221 489-206,<br />

E-Mail: diana.boenning@huethig.de<br />

Anzeigen<br />

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Frank Henning, Tel: +49 (0) 6221 489-363,<br />

E-Mail: frank.henning@huethig.de<br />

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Angelika Scheffler, Tel: +49 (0) 6221 489-392,<br />

E-Mail: ei-dispo@huethig.de<br />

Sonderdruckservice:<br />

Diana Bönning, Tel: +49 (0) 6221 489-206,<br />

E-Mail: diana.boenning@huethig.de<br />

Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 40 vom 01.10.2010<br />

Verlag<br />

Hüthig GmbH, Im Weiher 10, 69121 Heidelberg<br />

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Verlagsleitung: Rainer Simon<br />

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Vertrieb: Stefanie Ganser<br />

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Leitung Herstellung: Horst Althammer<br />

Art Director: Jürgen Claus<br />

Layout und Druckvorstufe:<br />

Carmen Lauter, Andrea de Paly, Claudia Weber<br />

Druck: Vogel GmbH, 97204 Höchberg<br />

ISSN-Nummer: 0174-5522<br />

Jahrgang/Jahr: 42. Jahrgang 2011<br />

Erscheinungsweise: 10 <strong>Ausgabe</strong>n jährlich<br />

Bezugsbedingungen/Bezugspreise 2011 (unverbindliche<br />

Preisempfehlung): Jahresabonnement (inkl. Versandkosten)<br />

Inland € 167,80; Ausland € 178,00. Einzelheft € 19,00, zzgl.<br />

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Monatsende. Alle Preise verstehen sich inkl. MwSt.<br />

© Copyright Hüthig GmbH 2011, Heidelberg.<br />

Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotz<br />

sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion, vom Ver leger und<br />

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geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen<br />

Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des<br />

Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für<br />

Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die<br />

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Mit der Annahme des Manuskripts und seiner Veröffent lichung<br />

in dieser Zeitschrift geht das umfassende, ausschließliche,<br />

räumlich, zeitlich und inhaltlich unbeschränkte Nutzungsrecht<br />

auf den Verlag über. Dies umfasst insbesondere das Printmediarecht<br />

zur Veröffentlichung in Printmedien aller Art sowie<br />

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in elektronischen Systemen, zur Veröffentlichung in<br />

Datennetzen sowie Datenträger jedweder Art, wie z. B. die<br />

Darstellung im Rahmen von Internet- und Online-Dienstleistungen,<br />

CD-ROM, CD und DVD und der Datenbanknutzung<br />

und das Recht, die vorgenannten Nutzungsrechte auf Dritte zu<br />

übertragen, d.h. Nachdruckrechte einzuräumen. Die Wiedergabe<br />

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und dergleichen in dieser Zeitschrift berechtigt auch<br />

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als frei zu betrachten wären und daher von jedermann<br />

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Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung<br />

übernommen. Mit Namen oder Zeichen des Verfassers gekennzeichnete<br />

Beiträge stellen nicht unbedingt<br />

die Meinung der Redaktion dar. Es gelten die allgemeinen<br />

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Auslandsvertretungen<br />

Frankreich, Belgien: SL REGIE, Sophie Lallonder,<br />

12 allée des Crételles, F-37300 Joué-Lès-Tours,<br />

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Großbritannien: Richard H. Thompson Ltd.,<br />

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interne Marktforschung gespeichert, verarbeitet und genutzt und<br />

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66 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

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verschiedensten Industriezweigen - immer kompetent und auf dem<br />

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Name<br />

Dr. Dennis Hong<br />

Beruf<br />

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Fachgebiet<br />

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4 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 07/2011<br />

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Andere erwähnte Produkt- und Firmennamen sind Marken oder Handelsbezeichnungen der jeweiligen Unternehmen. Druckfehler, Irrtümer und Änderungen vorbehalten. 01432<br />

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