RX-Mikrocontroller - elektronik industrie

elektronik.industrie.de

RX-Mikrocontroller - elektronik industrie

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

02/2013

Das Entwickler-Magazin von all-electronics

Embedded-Systeme

Mit Standard-Switch-Modulen

lassen sich individuelle Applikationen

realisieren Seite 40

Messtechnik

Embedded System Access – Der

fundamentale Paradigmenwechsel

beim elektrischen Test Seite 48

EMV

Mit sicherer Stromzuführung lässt

sich ein unnötiges Auslösen von

FI-Schaltern verhindern Seite 62

RX-Mikrocontroller

Hohe Echtzeitfähigkeit durch High

Speed Interrupt Seite 20

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

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elektronik industrie · Das Entwickler-Magazin von all-electronics · 2/2013


Editorial

Ein störungsfreies

Miteinander

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

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

an. Höchste Zeit also für mein erstes Editorial.

Interessante Themen und Aufgabenstellungen bietet die Elektronikbranche

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

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

Herausforderung in elektro- und informationstechnischen Anlagen. Durch

die Elektromagnetische Unverträglichkeit werden elektronische Komponenten,

Systeme und Anlagen in ihrer Funktion beeinträchtigt oder sogar zerstört.

In den letzten Jahren stieg der Aufwand

für Fehleranalysen und Lösungsversuche

kontinuierlich an und damit auch zwangsläufig

die Kosten.

Zunehmende Vernetzung von Geräten

und Anlagen untereinander haben immer

komplexere Aufgabenstellungen zur Folge.

Die Problemstellungen zu diesem Thema

sind inzwischen derart vielfältig und komplex

geworden, dass die notwendigen Lösungen

von einzelnen Fachleuten nicht

mehr alleine analysiert, entwickelt und

Dipl.-Ing. (FH) Andrea Hackbarth

Redakteurin elektronik industrie

www.elektronik-industrie.de

umgesetzt werden können.

Eine umfassende Berichterstattung zu

diesem Themenbereich finden Sie im hinteren

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

der Entwicklung sowie deren Analyse und Simulation waren die Themen des

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

dieser Veranstaltung und die wichtigsten Ergebnisse haben wir für Sie aufbereitet

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

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

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

und hochspezialisierte Branche der Embedded-Technologien. Dieses Jahr

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

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

haben zusammengearbeitet. Das Ergebnis ist das neue Wind River Embedded

Development Kit für VxWorks-Entwickler. Damit können Anwender ihr

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

schützen.

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

Ihnen nächste Woche in Nürnberg.

Andrea Hackbarth, andrea.hackbarth@huethig.de

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Inhalt

Februar 2013

Coverstory

20

RX-Mikrocontroller

Großer integrierter Flashspeicher, schnelle CISC-MCU

mit integrierter FPU, ein sehr breites Angebot an verschiedenen

integrierten Peripherien und eine Vielzahl

an verschiedenen Gehäuseformen sind die Charakteristika

der RX-MCU-Familie von Renesas.

24

RS-485-konformer Transceiver

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

unter den industriellen Schnittstellen bleiben. Dieser Artikel gibt

Antworten auf die in diesem Zusammenhang am häufigsten

gestellten Fragen.

56

Nur ein Toolset

Ein einziges Toolset von

der Entwicklung bis zur

Produktionsprüfung ist

ein lang gehegter Plan.

Wie sieht es mit den dazu

erforderlichen Technologien

in der Praxis aus

Märkte + Technologien

06 Die Top 5

08 News und Meldungen

18 SATA Solid State Drives

Ausgelegt für sicherheitskritische

Anwendungen

Coverstory

20 Eine Familie mit vielen Möglichkeiten

RX-Mikrocontroller von Renesas

Embedded-Systeme

24 RS-485-konformer Transceiver

Betrieb mit geringer Gleichtaktspannung

26 USB-Audio einfach gemacht

Audio-Devices-Class-Mechanismus für

den Audiodatentransport über USB

Leserservice infoDIREKT:

Zusätzliche Informationen zu einem Thema erhalten

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

• www.all-electronics.de aufrufen

• Im Suchfeld Kennziffer eingeben, suchen

31 Highlights

Microchip, Maxim

32 Verschlossen und verplombt

Smart Meter durch dedizierte Funktionsblöcke

im Controller sichern

34 SESUB-Module für Smartphones

Sehr klein und niedrig: Halbleiter-Chips

direkt im Substrat eingebettet

36 JESD204B oder serielle LVDS

Überlegungen zu breitbandigen Wandler-Applikationen

39 Highlights

Comp-Mall, MEN Mikro Elektronik

40 Zehn-Gigabit-Ethernet-Switching

Mit Standard-Switch-Modulen individuelle

Applikationen realisieren

43 Highlight

EKF

44 Embedded Development Kit

Schritt für Schritt zu geschützten

VxWorks-Anwendungen

46 Neue Produkte

Messtechnik

48 ESA Embedded System Access

Der fundamentale Paradigmenwechsel

beim elektrischen Test

51 Highlights

Hacker Datentechnik, Tektronix,

Meilhaus, Agilent, Anritsu, JTAG Technologies

56 Gemeinsam simulieren und

messen

Echte Elektronik-Designs in einer

virtuellen Umgebung

59 Highlight

Rohde & Schwarz

60 Neue Produkte

EMV

62 Achtung Ableitströme!

Ableitströme in Fehlerstromgeschützter

Umgebung

65 Highlight

Fujitsu Technology Solutions

66 Aus der Praxis für die Praxis

EMV-konformes Leiterplatten- und

IC-Design in der Entwicklung

69 Highlight

Teseq

4 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Inhalt

Februar 2013

66

Aus der Praxis für die Praxis

Das Otti-Seminar „EMV-konformes Leiterplatten- und

IC-Design in der Entwicklung“ vermittelte einen Überblick

über die EMV auf Chip- und Leiterplattenebene sowie

deren Analyse und Simulation.

70 Blitzeinschläge detailliert analysieren

Mehr Verfügbarkeit bei Windenergieanlagen

73 Highlight

Cedrat

74 Neue Produkte

Rubriken

03 Editorial

Ein störungsfreies Miteinander

80 Literatur

81 Gewinnspiel

82 Impressum, Inserenten-/Firmenverzeichnis

70

Fernzugriff

Mit einem Blitzstrom-Messsystem

lassen sich Kosten

für Betrieb und

Wartung von Windenergieanlagen

senken.

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Embedded

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Top 5

TOP

5

Artikel

1

Schrittmotoransteuerung

mittels Arduino-Shield

608ei1012 Trinamic Motion Control

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

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

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

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

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

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

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

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

2

3

4

5

Android im industriellen Einsatz

503ejl0113

Atlantik Elektronik

Das Design mit energieeffizienten Mikrocontrollern

200ejl0113

RS Components

Das Vier-Quadranten-Netzgerät Toellner TOE 7621

400ei0113

Toellner Electronic

Code-Metriken und MISRA-Konformität direkt in IDE

509ejl0113Atollic

NEWS

1

Neue Mikrocontroller-Familie

XMC1000 von Infineon

620ei0213Infineon

2

3

Hochleistungs-SoC mit 256 Prozessorkernen

631ei0213Kalray

Fujitsu baut EMV-Prüfleistungen aus

635ei0213

Fujitsu Technology Solutions

4

Molex präsentiert deutsche Website

222ejl0113Molex

5

Wasserstofferzeugung aus Ökostrom

655ei0113ZSW

PRODUKTE

1

720-Watt-LED-Modul: nur echt

mit 72 Elementen

294ei1212

Atlantik Elektronik

2

3

4

5

OLED-Displays für -40 bis +80 °C

595ei0113

Electronic Assembly

Leistungsmesser für Ströme bis 40 A

598ei0113Yokogawa

Wie Gehäusewünsche wahr werden

217ejl0113Polyrack

LED mit 200 Lumen pro Watt

210ei0213Cree

6 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


®

Accelerating the pace of engineering and science

Satelliten tanzen Tango —

mit automatisch generiertem Code

Das ist Model-Based Design.

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autonomen Formationsflügen

und Rendezvous-Manövern von

Satelliten zu erzielen, erzeugten

Ingenieure von OHB Schweden

die erforderlichen Verifikationstests

sowie den fertigen Flight-Code

automatisch aus Systemmodellen.

Entdecken Sie Model-Based Design

mit MATLAB und Simulink auf

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®

©2013 The MathWorks, Inc.

®

Bild des Satelliten-Tango, übermittelt

vom Schwestersatelliten Mango.

© OHB Sweden


Märkte + Technologien

Industrielle Kommunikation

HMS übernimmt Ixxat

Durch den Zusammenschluss

werden Ixxat und HMS zu einer

Unternehmensgruppe im

Bereich der industriellen Kommunikation

mit 350 Mitarbeitern

und einem Umsatz von

über 50 Millionen Euro.

Ixxat Automation ist Hersteller

von Kommunikationstechnologie

für die industrielle

Automatisierung, den Maschinenbau

und die Automobilindustrie.

Das 1987 gegründete

Unternehmen hat seinen Firmensitz

in Weingarten.

HMS ist in den Märkten

Profibus / Profinet und DeviceNet

/EtherNet/IP zuhause.

Durch die Übernahme und

das erweiterte Produktportfolio

soll die Präsenz in Zentraleuropa

nachhaltig gestärkt

werden.

infoDIREKT

676ei0213

Panasonic und Distrelec

Europaweit wirksamer Franchisevertrag

Panasonic Electronic Works Europe (PEW) und der Elektronikdistributor

Distrelec haben einen Franchisevertrag geschlossen.

Panasonic Electric Works Europe

(PEW) und der Elektronikdistributor

Distrelec haben

einen europaweit wirksamen

Franchisevertrag geschlossen.

Mit diesem Schritt schaffen die

beiden Partner die Basis um

die Marktpräsenz in Europa,

speziell auch im skandinavischen

Raum, gezielt weiter auszubauen.

Distrelec vertreibt ab

sofort das gesamte Produktportfolio

von PEW im Bereich

Komponenten und Automatisierungstechnik.

Erstere umfassen

elektromechanische Re-

Bild: Distrelec

lais, PhotoMOS-Relais, Halbleiterrelais

(SSR), Built-in-Sensoren

sowie Schalter und

Steckverbinder. Im Bereich der

Automatisierungstechnik liegt

der Schwerpunkt auf Fabrikautomatisierungs-Komponenten

wie Zeitrelais, Zähler, Betriebsstundenzähler,

Temperaturregler,

Endschalter, Lüfter und

Energiezähler. Auch Sensoren,

Ionisatoren, Steuerungstechnik,

Bediengeräte, Frequenzumrichter

und Servoantriebe

von Panasonic werden neu vertrieben.

Panasonic setzt auf

den Elektronikdistributor als

starken Partner in Zentraleuropa.

Das Unternehmen ist überzeugt

davon, dass Distrelec eine

wesentliche Rolle im gemeinsamen

zukünftigen

Wachstum spielen wird.

infoDIREKT

677ei0213

GizmoSphere Embedded-Entwicklergemeinschaft

AM-APU-basiertes Gizmo-Board gelauncht

presents coolStep

coolstep.org/go

no stall

no step loss coolStep

sensorless closed loop current control

load detection load detection

sensorless current control

save up to 75% energy

low heat generation

coolstep_41mmb_62mmh_050.indd 1 17.10.12 09:37

Great Value in

Test & Measurement

blog.hameg.com

AMD gab bekannt, dass das

unter GizmoSphere erhältliche,

kostengünstige Gizmo-Board

für die Entwicklung x86er-basierter

Embedded-Systeme auf

einer AMD-Embedded- G-Se-

ries-Accelerated-Processing-

Unit (APU) basiert. Gizmo ist

ein rund 10 x 10 cm 2 kleines

x86er-Entwicklungsboard, auf

dem eine Vielzahl unterschiedlicher

Betriebssysteme betrieben

werden können, darunter

Android, Linux, diverse Echtzeitbetriebssysteme

sowie

Windows.

AMD ist eines der Gründungsmitglieder

der GizmoSphere.

Gemeinsames Ziel der

Non-Profit-Organisation ist es,

interessante Technologieprojekte

für unabhängige Entwickler

zu ermöglichen und voranzutreiben.

Dies mit dem Fokus,

Innovationen rund um Multi-

Core-basiertes heterogenes

Computing mit APUs zu för-

dern und zu stärken. Das Gizmo-Entwicklungsboard

basiert

auf dem AMD G-T40E Dual-

Core Prozessor mit 1,0 GHz,

der auf einem Chip auch eine

AMD-Radeon-HD-6250-Grafik

auf dem Leistungsniveau

einer dedizierten Grafikkarte

integriert. Eine Rechenkapazität

von 52 GigaFLOPS

(GFLOPS) bei nur 10 Watt erreicht

das Board. Maßge-

Bild: AMD

schneiderte High-Speed und

Low-Speed-Edge-Konnektoren

eröffnen die volle Funktionsbandbreite.

Die Integration

von serieller und paralleler Rechenleistung

ermöglicht energieeffiziente

und leistungsfähige

Multimedia-Anwendungen

in verschiedensten Embedded-

Designs.

infoDIREKT

GizmoSphere

launcht das AMD

APU-basierte

Gizmo-Board für

Embedded

Systementwickler

und Bastler.

678ei0213

8 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Märkte + Technologien

Frost & Sullivan sieht sehr gute Absatzmöglichkeiten

Rasantes Wachstum für moderne Stromzähler-Infrastruktur

Gesetze und Normung kurbeln

den Europa-Markt für moderne

Stromzähler-Infrastruktur

(Advanced Metering Infrastructure

AMI) an. Die Marktteilnehmer

arbeiten daran, ihre

Geräte zu normen und die gesetzlichen

Anforderungen zur

Entwicklung von intelligenten

Stromzählern und moderner

Stromzähler-Infrastruktur zu

erfüllen, damit die serienweise

Markteinführung starten kann.

Laut einer aktuellen Studie von

Frost & Sullivan erwirtschaftete

der europäische Markt für

moderne Stromzähler-Infrastruktur

im Jahr 2011 einen

Umsatz von 1,13 Mrd. $ und

wird voraussichtlich bis zum

Jahr 2016 bei einer jährlichen

Wachstumsrate von durchschnittlich

26,9 Prozent auf

3,72 Mrd. $ anwachsen. Die

Studie berücksichtigt die folgenden

Marktbereiche: Intelligente

Stromzähler, Installation,

Kommunikationssysteme und

Netzwerke, Zählerdatenmanagement

(MDM) sowie Kunden-

und Programmdatenmanagement.

„Neue intelligente Netztechnologien,

die das verbesserte

Energiemanagement unterstützen,

kurbeln die Einführung

von AMI in Europa an“, stellt

Frost & Sullivan Research Analystin

Neha Vikash fest. „Der

Markt wird voraussichtlich

nicht nur in den Segmenten intelligente

Stromzähler und Installation

höhere Wachstumsraten

verzeichnen, sondern auch

in den Marktbereichen Kommunikationssysteme

und Netzwerke,

MDM sowie Kundenund

Programmdatenmanagement.“

Die meisten Unternehmen

in der AMI-Sparte bieten

keineswegs nur Geräte (Stromzähler)

an. Sie kombinieren

diese mit wichtigen Dienstleistungen

und zugehörigen Funktionen

in der Kommunikationsinfrastruktur

und im Datenmanagement.

Diese Technologien

übernehmen eine

www.elektronik-industrie.de

FINDEN.

ENTWICKELN.

KAUFEN.

Schlüsselfunktion bei der Bereitstellung

innovativer Lösungen.

Die Installation der Geräte

generiert keinen kontinuierlichen

Umsatzzufluss.

Trotz der offenkundigen

Vorteile zeigt die Implementierung

von intelligenten Stromzählern

regionale Ungleichheiten

auf. So ist das Marktwachstum

in West- und Nordeuropa

schneller vonstatten gegangen.

Unter anderem hat sich die fehlende

Durchsetzungkraft von

Behörden negativ auf die Installationsrate

in Mittel- und

Osteuropa ausgewirkt. Die Aktivitäten

zur Einführung intelligenter

Stromzähler in Mittelund

Osteuropa dürften dem

westeuropäischen Wissensund

Erfahrungsmuster folgen.

„Es ist zudem davon auszugehen,

dass die Implementierung

in Mittel- und Osteuropa

schneller vonstatten gehen

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

wird als in Westeuropa, sobald

die großflächige Einführung in

der Region beginnt“, folgert

Frau Vikash. „Marktzulassungen,

verstärkter Wettbewerb,

veraltete Infrastruktur und

neue Technologien treiben die

Investitionen in moderne

Stromzähler- und intelligente

Netztechnologien weiterhin

an.“ (jj)

n

infoDIREKT

522ei0213


Märkte + Technologien

Open-Source-Software RTEMS

Langfristige Verfügbarkeit und Stabilität für Echtzeitbetrieb

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1 GHz

In fast allen industriellen Bereichen und

insbesondere auch in der Automobil-,

Luft- und Raumfahrt-Industrie gibt es

zahlreiche – auch sicherheitsrelevante –

Anforderungen an die eingesetzten Systeme.

Eine wesentliche Anforderung hierbei

ist die vorhersagbare Reaktionszeit eines

Systems unabhängig von der momentanen

Auslastung. Um Anwendungen zu entwickeln,

die diesen Anforderungen genügen,

werden in der Regel Multitasking-Echtzeit-

Betriebssysteme eingesetzt. Neben kommerziellen

Lösungen kommen hierbei

auch Open-Source-Implementierungen

zum Einsatz.

Ein deutscher Systementwickler mit

langjährigem Know-how in den Sparten

Automobiltechnik, Luft- und Raumfahrt,

Telekommunikation und industrieller Automation

unterstützt nun die Open-Source-Software

RTEMS. RTEMS steht für

"Real-Time Executive System für Multiprozessor-Systeme"

und wurde ursprünglich

von den US-Streitkräften in den 1980er

F

Frequenzbereich h

1,6 GHz

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Bild: United Launch Alliance

Peter Rasmussen (links) und Thomas

Dörfler (rechts), Geschäftsführer von

Embedded Brains.

NASA-Sonde Curiosity Rover auf dem

Weg zum Mars.

Jahren entwickelt. Die Software wurde

nach ein paar Jahren in ein Open-Source-

Modell überführt. Unterstützung als auch

Weiterentwicklung von RTEMS erfolgen

durch die Firma OAR in den USA in Kooperation

mit weiteren Entwicklungsunternehmen

oder auch einzelnen Entwicklern.

Peter Rasmussen und Thomas Dörfler,

Geschäftsführer von Embedded Brains

finden, dass RTEMS eine größere Rolle in

vielen Branchen verdient.

Seit Multiprozessor-Ansätze im Automobil-Segment

an Zugkraft gewinnen und

moderne Fahrerassistenzsysteme immer

mehr Rechenleistung benötigen, bietet sich

RTEMS als Plattform der Wahl für sicherheitskritische

Anwendungen an, die auch

auf breiter Ebene skalierbar sein müssen.

Das Open-Source-Modell von RTEMS bietet

den zusätzlichen Vorteil, dass es OEMs

und Zulieferern in der automobilen Welt

hilft, ihre Abhängigkeit von einzelnen Lieferanten

zu reduzieren.

Heute wird diese Software-Plattform zunehmend

in der Raumfahrt eingesetzt, wie

zum Beispiel in missionskritischen Anwendungen

für Satelliten. Aber auch im sicherheitsrelevanten

industriellen Einsatz

wie zum Beispiel bei fahrerlosen Transportsystemen

wird sie vermehrt verwendet.

Im wissenschaftlichen Bereich ist Software

zum Beispiel beim DESY Elektronen-

Synchrotron in Hamburg seit Jahren erfolgreich

im Einsatz. Die Plattform ist mit

zahlreichen Portierungen für die meisten

gängigen Hardware-Architekturen verfügbar.

Hierzu gehören unter anderem Intel

x86, MIPS, Freescale Coldfire-Familie und

Renesas V850 und Sparc-Prozessoren von

Sun Microsystems/Oracle. Speziell strah-

Bild: Embedded Brains

lungsgehärtete Sparc-Prozessoren sind für

den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt

relevant.

Neben anderen Open-Source Betriebssystemen

mit Echtzeit-Fähigkeiten zeichnet

sich die Software speziell im Hinblick

auf seine „harte“ Echtzeit-Fähigkeit und

durch die hohe Skalierbarkeit aus. Sehr geringe

Boot-Zeiten, eine sehr hohe Zuverlässigkeit

und Langzeit-Robustheit bei geringem

Ressourcenverbrauch sind weitere

Merkmale, erklärt Dörfler. Zusätzliche

Softwarebibliotheken erweitern den Einsatz.

Verfügbar sind derzeit unter anderem

eine TCP/IP- und USB-Stack-Implementierung

basierend auf Free BSD. Ein Upgrade

des Netzwerk-Stacks auf iPv6 und

Unterstützung von Multi-Core-Prozessoren

mit SMP ist derzeit in Vorbereitung.

Durch die Summe seiner Eigenschaften

eignet sich Open-Sorce-Software RTEMS

nicht nur sehr gut für den Einsatz im Luftund

Raumfahrtbereich, bei Motorsteuerungen

und Fahrerassistenzsystemen im

Automobil-Bereich, sondern auch für den

Einsatz in einer stetig wachsenden Zahl

von industriellen und wissenschaftlichen

Anwendungen, findet Dörfler.

Embedded Brains unterstützt RTEMS-

Kunden in ganz Europa und bietet benutzerspezifische

Konzeptentwicklung, Entwicklungsunterstützung,

Portierung, und

Treiber- und Softwareentwicklung an. Das

Unternehmen bietet darüber hinaus technische

Schulungen, Standard-Support für

erfahrene Anwender und projektspezifische

Unterstützung für R&D-Teams an.

(ah)

n

infoDIREKT

668ei0213

www.elektronik-industrie.de


Märkte + Technologien

Überarbeitete Onlineplattform

Rutronik mit neuem Vertriebskonzept Rutronik24

ARK-1120

Bild: Rutronik

Mit der neuen, überarbeiteten

Version der Rutronik-Onlineplattform

besteht jetzt Zugang zum

gesamten Produktportfolio.

Rutronik Elektronische Bauelemente

hat die neue Vertriebsorganisation

Rutronik24

gegründet. 20 neue Mitarbeiter

im Vertriebsaußendienst und

zehn im Innendienst adressieren

Neukunden innerhalb

Deutschlands, die bislang nicht

zum Rutronik-Kundenkreis

gehörten. Mit einer neuen,

überarbeiteten Version der Rutronik-Onlineplattform

webg@

te besteht Zugang zum gesamten

Produktportfolio und die

Möglichkeit, der Beschaffung

via Internet.

Dank intelligenter Suchfunktionen

nach technischen

Parametern, Teilenummern

oder Volltext lassen sich die gefragten

Komponenten schnell

finden. Mit der Produktauswahl

erscheinen die kundenspezifischen,

aktuellen Preise

sowie die Verfügbarkeit in

Echtzeit. Bei einer Bestellung

erhält der Kunde sofort den

verbindlichen Liefertermin

und die Versandkosten entsprechend

der gewählten Versandoption.

Zusätzlich zum

Produktkatalog stehen weitere

Funktionen zur Verfügung.

Dazu gehört zum Beispiel die

komplette Auftragsverfolgung

oder das Massquotation-Tool,

mit dem sich eine komplette

Stückliste einfach hochladen

lässt und daraus wird ein individuelles

Angebot erstellt. Vorschläge

alternativer Ersatzartikel

mit einer Auflistung der

abweichenden Parameter helfen

zum Beispiel bei abgekündigten

Bauteilen oder auch bei

langen Lieferzeiten. Zudem

steht dem Kunden der volle

Support und die persönliche

Betreuung durch das Vertriebsteam

zur Verfügung. Zunächst

erstreckt sich der Aktionsradius

auf ganz Deutschland. Sukzessive

wird die Organisation

ausgebaut und auf eine globale

Basis gestellt. (ah)


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N

Entwicklungsplattform

Speziell für industrielle Anwendungen

E-Industrie_H2.indd 1 04.02.1

Bild: Silica

Das Pengwyn-Board zur Entwicklung

von Anwendungen, die auf

Linux- oder Windows Embedded-

Betriebssystemen laufen.

Silica , ein Unternehmen von

Avnet , erweitert sein Angebot

an Mikrocontroller-Entwicklungstools

mit dem neuen auf

ARM-basierten Pengwyn-

Board für industrielle Anwendungen.

Entwickelt im Rahmen

des Core 'n More-Programms

von Silica, ist Pengwyn

ein kostengünstiger Single-

Board-Computer mit dem

ARM Cortex-A8-Prozessor

AM3354 von Texas Instruments.

Industriekunden bietet

das Board eine leistungsstarke

offene Umgebung zur schnellen

und einfachen Entwicklung

von Anwendungen, die auf Linux-

oder Windows Embedded-Betriebssystemen

laufen.

Die Merkmale des Boards

sind auf Industriedesigns zugeschnitten.

Der Mikrocontroller

basiert auf der ARM Cortex

A8-Technologie: 256 MByte

mit schnellem DDR3-RAM, 1

Gigabit NAND Flash und 32

MByte SPI Flash-Memory für

die Kommunikation mit Peripheriegeräten.

On-Board-Ports

für USB-Host- und USB-Device-Funktionen

und generische

Erweiterungsmodule sind

vorhanden. Auch verfügt das

Board über einen RJ-45 Ethernet-Port

und bietet über einen

Steckverbinder eine optionale

Gigabit Ethernet-Schnittstelle.

Der SDIO/MMC-Port kann für

Wi-Fi- oder Bluetooth-Module

verwendet werden.

Pengwyn-Erweiterungsboards

vereinfachen das Design

durch Plug-and-Play-Features,

zusammen mit Steckern

für I2C-, SPI- und USB-

Schnittstellen. Im On-Board-

Flash-Speicher sind die passende

Software und betriebsbereite

Anwendungen integriert.

Kernel-Module stehen beim

Booten automatisch zur Verfügung.

Demo-Anwendungen

können aus dem Software-Archiv

hochgeladen werden. Vereinfacht

wird die Entwicklung

auch durch eine angepasste

Stromversorgung, die speziell

für industrielle Anwendungen

ausgelegt ist. (ah)


infoDIREKT

674ei0213

Wo ist

Conrad

www.elektronik-industrie.de


Märkte + Technologien

Plessey und Atlantik schließen Distributionsvertrag

Vermarktung neuester Sensor-Technologien

Bild: Atlantik Elektronik

Ottmar Flach,

Geschäftsführer

von Atlantik

Elektronik (li) und

Michael LeGoff,

CEO von Plessey

Semiconductors.

nen wir auch unser DAB-Portfolio um

DVB-Lösungen erweitern“, konstatiert

Ottmar Flach, Geschäftsführer von Atlantik

Elektronik. Plessey´s EPIC- (Electronic

Potential Integrated Circuit) Sensoren,

zur Messung bio-elektrischer Signale

(RKG, EMG, EOG, EEG) und zur Änderung

elektrischer Felder, beruhen auf der

berührungslosen, gesten-gesteuerten

Technologie (imPart) von Plessey. Diese

neue Technologie ermöglicht dem Sensor,

geringste Änderungen des elektrischen

Feldes mittels eines hochpräzisen, kontaktlosen

Voltmeters im Milli-Volt-Bereich

zu erfassen. (ah)

n

infoDIREKT

633ei0213

Von 8 auf 32 Bit umsteigen

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

Die 32-Bit-Mikrocontroller-Familie

XMC1000 von Infineon basiert auf dem

Cortex-M0-Prozessor von ARM. Diese

32-Bit-MCUs bieten leistungsfähige Peripherie

zum Preis von Acht-Bit-Mikrocontrollern.

Sie sollen 8-Bit-Industrieanwendungen

in die 32-Bit-Welt überführen.

„Gerade bei einfachen Industrieanwendungen

erwarten Entwickler wegen des Kostendrucks

eine möglichst hohe Skalierbarkeit

der Mikrocontroller“, betont Peter Schäfer,

Vice President und General Manager

Mikrocontroller bei Infineon. Deshalb bietet

Infineon von Beginn an die XMC1000-Familie

in den drei Serien XMC1100 (Einstiegsserie),

XMC1200 (Feature-Serie) und

XMC1300 (Control-Serie) mit Flashvarianten

zwischen 8 und 200 KByte; also einem

weitaus breiteren Speicherbereich, als heute

bei 8-Bit-Industrieanwendungen üblich. Im

Wesentlichen unterscheiden sich die drei Serien

bei Speicherkapazität und Peripherieausstattung.

Zur XMC1000-Familie gehören

derzeit 23 Produkte im TSSOP-Gehäuse mit

16, 28 und 38 Pins.

Adressiert werden Industrieanwendungen,

die bisher 8-Bit-MCUs vorbehalten waren.

Sie bieten bis zu 200 KByte Flashspeicher,

leistungsfähige PWM-Timer, 12-Bit-

Analog-Digital-Wandler und programmierbare

serielle Kommunikationsschnittstellen.

Außerdem noch ein Modul für Touch-Con-

Bilder: Infineon

Die 32-Bit-Mikrocontrollerfamilie XMC1000

für einfache Industrieanwendungen bietet

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

Plessey Semiconductors und Atlantik Elektronik

haben einen Distributionsvertrag

für den europäischen und türkischen

Markt abgeschlossen. Das Ziel dieser neutrol

und LED-Displays, eine Peripherieeinheit

für das Dimmen und die Farbsteuerung

von LEDs – die sogenannte Brightness and

Color Control Unit (BCCU) – und einen

Math-Coprozessor (Vector-Engine) speziell

für Motorregelungen.

Darüber hinaus erfüllen sie die Sicherheitsanforderungen

des Standards IEC60730

Class B, der für in Europa verkaufte Haushaltsgeräte

vorgeschrieben ist, und bieten unter

anderem Hardware-Fehlerkorrektur

(ECC) und entsprechende Speichertests.

Hervorzuheben ist auch ein Flash-Loader

mit einem 128-Bit-AES-Beschleuniger. Die

gerade in kostensensitiven Anwendungen so

en Kooperation besteht darin, die Vermarktung

von neuesten Sensor-Technologien

als Synergie zu den Bluetooth- und

Bluetooth-Low-Energy-Lösungen von Atlantik

Elektronik in den Bereichen eHealth,

Automotive, Sport und Fitness weiter voranzutreiben.

Darüber hinaus erweitert Atlantik

Elektronik mit den Produkten von

Plessey Semiconductors das Portfolio um

HF-Lösungen für Anwendungen im Bereich

DVB (Digital Video Broadcasting)

sowie Set-Top-Box-Produkten.

„Mit Plessey Semiconductors haben wir

einen Partner gewonnen, dessen Lösungen

optimal zu unserem Portfolio in den

Bereichen Automotive, Healthcare sowie

Sport und Fitness passen, zusätzlich könwichtige

Software-IP lässt sich mit ihm besser

schützen.

Wie schon für die XMC4000-Familie ist

auch für XMC1000 die kostenfreie und integrierte

Entwicklungsplattform Dave verfügbar.

Mit ihr ist eine anwendungsorientierte Software-Entwicklung

komfortabel und schnell

und der Übergang zwischen den Familien

XMC1000 und XMC4000 einfach. Sogenannte

Apps ermöglichen es, Software-Komponenten

zu kombinieren und zu konfigurieren,

diese automatisch auf die vorhandenen

Mikrocontroller-Ressourcen abzubilden und

ebenfalls automatisch den C-Code und die

Software-Dokumentation zu erzeugen.

Muster aller XMC1000-Serien und die

Entwicklungsumgebung Dave für

XMC1000 sind ab März 2013 verfügbar.

Die Volumenfertigung ist für Q4/2013 geplant.

Je nach XMC1000-Serie und Ausstattung

können die Stückpreise bei Millionenstückzahlen

zwischen 0,25 bis 1,25 Euro

betragen. Für eine einfache und günstige

Evaluierung gibt es für alle Serien Boot-

Kits und außerdem Application-Kits für

die XMC1000-Zielanwendungen.

Ein typisches Einsatzszenario dieser Mikrocontroller-Familie

finden Sie in unserem

Magazin elektronik Journal, Ausgabe 01/13

ab Seite 24. (ah)

n

infoDIREKT

620ei0213

12 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Märkte + Technologien

Hochleistungs-SoC mit 256 Prozessorkernen

16 Cluster mit jeweils 16 Kernen

Bild: Kalray

Der MPPA-256-Core-Prozessor besteht aus 16

Clustern mit jeweils 16 Kernen und ist in

28-Nanometer-Prozesstechnologie implementiert.

Das fabless Halbleiter- und Software-Unternehmen

Kalray gibt die Verfügbarkeit der

MPPA-256- (Multi Purpose Processor Array)

Core-Prozessoren für Low-Power-Embedded-Anwendungen

sowie High-Performance-Computing

bekannt.

Der MPPA-256-Manycore-Prozessor ist

ein Hochleistungs-System-on-Chip (SoC)

mit 256 Kernen und geringer Leistungsaufnahme.

Er besteht aus 16 Clustern mit jeweils

16 Kernen und ist in 28-Nanometer-

Prozesstechnologie implementiert. Die

Kerne arbeiten parallel und kommunizieren

über ein schnelles Network-on-Chip

mit niedriger Latenz. Um das Prozessor-

Array zu vergrößern und die Leistungsfähigkeit

zu steigern, können mehrere MP-

PA-Chips auf Leiterplattenebene durch Interlaken-Schnittstellen

verbunden werden.

Zu den Hauptmärkten gehören die professionelle

Video-Vorverarbeitung und

-Codierung in Echtzeit, Hochleistungskryptografie,

Signalverarbeitung und Augmented-reality.

Entwickelt und vermarktet

werden diese Manycore-Prozessoren für

Bildverarbeitungs-, Telekommunikations-

Infrastruktur-, Datensicherheits- und

Netzwerk-Embedded-Anwendungen und

rechenintensive Applikationen. Alle Anwendungen

nutzen die Vorteile der hohen

Performance des Prozessors von 700 GOPS

(Giga Operations Per Second) und 230

GFLOPS (Giga Floating Point Operations

Per Second) auf einem einzelnen Chip.

Die MPPA Developer Station, integriert

den MPPA-256-Manycore-Prozessor auf

einer PCI-Baugruppe der dritten Generation

und das MPPA-Accesscore-Software-

Development-Kit. MPPA Accesscore bietet

Standard-GNU-C/C++-Entwicklungswerkzeuge

und -Bibliotheken sowie zwei

Programmierungsmodelle (Dataflow und

POSIX) zum Managen von Tasks und Datenparallelität,

automatischen Mappen auf

der MPPA-Manycore-Hardware und Dimensionieren

der Speicherressourcen. Beide

Modelle unterstützen Entwickler dabei,

hohe Performance beim MPPA-Manycore-

Prozessor zu erzielen und ihre Produktivität

zu steigern. Die ersten Einheiten der

MPPA Developer Stations stehen über Kalrays

Privileged-Customer-Access-Program

zur Verfügung. Dank der Allianz mit weltweit

führenden Fertigungs- und Supply-

Chain-Organisationen wie TSMC, GUC

und Bull können im Jahr 2013 bis zu 1000

MPPA Developer Stations ausgeliefert werden.

Die ersten kommerziellen Lieferungen

beginnen im Februar. (ah)

n

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Märkte + Technologien

Ausbau des Bereichs Displaymesstechnik

Instrument Systems übernimmt Produktlinie von Autronic-Melchers

Bild: Instrument Systems

Im Herbst 2012 hat die Instrument Systems

GmbH, München, die Entwicklungs- und

Fertigungsrechte der Autronic-Melchers

GmbH mit Sitz in Karlsruhe übernommen.

Mit diesem Schritt stärkt und erweitert der

Lichtmesstechnik-Hersteller den deutlich

wachsenden Bereich der Messlösungen für

den Test von Displays. Autronic-Melchers

hat den Geschäftsbetrieb in Karlsruhe eingestellt.

Die Hauptprodukte umfassen Display-Messsysteme

der DMS-Reihe, die auf

goniometrischen Messverfahren beruhen.

Mit diesen Systemen können blickwinkelabhängige

Eigenschaften von LCDs und

OLED-Displays in Emission, Reflexion

und Transmission, auch unter Einfluss von

Umgebungslicht, bestimmt werden. Eine

weitere Produktreihe betrifft die Cono-

Scope, die sehr schnelle Messungen an Displays

ermöglichen. Ergänzt wird das Produktspektrum

durch Ansteuerelektroniken

und Signalgeneratoren für Displays, Temperier-Einrichtungen,

Lichtquellen sowie

eine umfangreiche Software zur Messungsautomatisierung

und Auswertung. Die

neuen Produkte sind ab sofort von Instrument

Systems erhältlich und werden dort

künftig kontinuierlich weiterentwickelt. n

infoDIREKT

658ei0213

LED mit 200 Lumen pro Watt

Hohe Lichtausbeute und Treiberkompatibilitätsprogramm

Bilder: Cree

Zwei Jahre nachdem Cree in Labortests die

Leistungsgrenze von 200 Lumen pro Watt

(lm/W) erreicht hat, bringt das Unternehmen

nun mit der XLamp MK-R die erste

LED mit einer Lichtausbeute von 200

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

MK-R-LEDs, basierend auf einer Weiterentwicklung

der SC³-Technology-

Plattform, realisieren eine leistungsfähige

Beleuchtungstechnik. Sie ermöglichen Anwendungen

mit einem hohen Lichtstrom

von mehr als 100 lm/W sowie für gerichtetes

Licht im Innen- und Außenbereich, wie

Halogen-Ersatzlampen.

Die LEDs verfügen über die patentierte

Easy-White-Technologie und haben eine

gute LED-Farbkonsistenz für Applikationen

mit nur einer LED. Bei Systemen mit

mehreren LEDs ermöglicht die MK-R den

Einsatz von weniger LEDs bei gleichbleibender

Lichtleistung und Qualität, wodurch

die Systemkosten sinken.

Die XLamp MK-R hat eine Grundfläche

von 7 x 7 mm mit einer optischen Quelle

von 6 mm Größe und bringt bei 15 Watt

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

die MK-R in Farbtemperaturen von 2700

bis 7000 K mit den Farbwiedergabewerten

(Color Rendering Index / CRI) von 70, 80

und 90 erhältlich. Stephan Greiner, Vice

President EMEA bei Cree, erklärt: „Die

XLamp MK-R ist ein weiterer Impulsgeber

Die XLamp

MK-R ist das

neunte Produkt,

das auf der

SC³-

Technology-

Plattform

basiert.

für die Branche. Eine

LED mit diesem

Leistungsniveau

kann die Entwicklung

von sehr leistungsfähiger

Beleuchtungstechnik

beschleunigen und

Anwendungen ermöglichen,

an die

wir noch gar nicht

gedacht haben.“

Im Januar 2013 stellte Cree zusätzlich

sein Kompatibilitätsprogramm für LED-

Treiber vor. Im Rahmen des Programms

erhalten Hersteller von LED-Beleuchtungen

eine Liste mit Treibern von Drittanbietern,

die mit den Cree LED-Modulen kompatibel

sind. Die aufgelisteten Treiber sind

getestet und verifiziert. Das Programm ermöglicht

es den Herstellern zudem, schnell

und zielgerichtet den Anforderungen in

unterschiedlichen Ländern zu genügen, ihre

Produkte weiter zu differenzieren und

weitere Anwendungen zu entwickeln. „Mit

dem Programm machen wir es Herstellern

leichter, sich im LED-Beleuchtungsmarkt

zu etablieren und treiben den Einsatz von

LEDs in der Beleuchtung weiter voran“, erläutert

Stephan Greiner.

n

infoDIREKT

Seit Juli 2011 leitet

Stephan Greiner das

Team als Vice President

EMEA; er ist verantwortlich

für die Vertriebsstrategien

in Europa,

dem Mittleren Osten

und Afrika.

210ei0213

14 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Arrow Electronics

EMEA-Connector-Assembly-Center in den Niederlanden

Bild: Arrow Electronics

Arrow Electronics hat für seine Kunden im

Bereich elektronische Komponenten in der

Region EMEA ein neues Connector-Assembly-Center

für die Montage von Steckverbindern

in Betrieb genommen. Am

neuen Standort in Venlo in den Niederlanden,

werden kundenspezifische Steckverbinder

und Baugruppen für Unternehmen

aus den Bereichen Aerospace & Defence

und Industrial angeboten. Das Sortiment

an Steckverbindern sowie das Serviceangebot

sind sehr umfangreich. Dank der flexiblen

Produktion können auch Kleinserien

realisiert werden. Der Standort verfügt

über die Zertifikate ISO9001:2008, ISO

14001:2004 und IECQ-CECC und kann

sowohl Standardkomponenten als auch individuelle

Lösungen bereitstellen. Darüber

hinaus werden Zusatzdienste wie Special

Handling, Verpackung, Kennzeichnung,

Barcodierung, Kitting und die Erstellung

von Prüfdokumentationen angeboten. n

infoDIREKT

660ei0213

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HF-Prüfungs-Workflow für das Leiterplatten-Design

AWR Connected für Zuken

((CR-Bild1)) Bild: Zuken

AWR und Zuken haben auf der Designcon

gemeinsam AWR Connected für Zuken

vorgestellt. Dieser Verifikations-Flow für

HF-Leiterplatten vereinfacht das PCB-Design

und verkürzt den Entwicklungszyklus

durch eine schnelle und einfache Simulation

und Prüfung integrierter HF-Funktionen.

AWR Connected für Zuken stellt eine

Verbindung zwischen der Leiterplatten-

Design-Software CR-8000 Design Force

und der Hochfrequenz-Simulationslösung

Microwave Office her. Die Schnittstelle

sorgt für einen gemeinsamen Design-

Workflow von HF-Leiterplatten. Bei der

Durchführung elektromagnetischer Analysen

können Anwender flexibel ein vollständiges

Design einbringen oder bestimmte

HF-Signale und andere Design-

Strukturen auswählen. Anwender, die mit

nicht intelligenten Datenformaten arbeiten,

sparen somit Zeit und Aufwand, da

eine erneute Modellierung vor der Simulation

nicht mehr nötig ist. Die Lösung extrahiert

benutzerspezifische Daten aus der

Zuken-Plattform, erzeugt eine 3Di-Ausgabedatei,

die anschließend in Microwave

Office importiert wird, um weitere elektromagnetische

Simulationen mit einer der

AWR-Lösungen ACE Automated Circuit

Extraction, AXIEM 3D Planar EM Analysis

oder Analyst 3D FEM EM Analysis

durchzuführen.

n

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520ei0213

Spektrum Analysatoren

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Jean Quecke ist Vice President PEMCO Marketing

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Jean Quecke ist jetzt Vice President PEM-

CO Marketing bei Arrow Electronics

EMEA und wird das Geschäft mit passiven

und elektromechanische Bauelementen

und Steckverbindern in der Region EMEA

leiten sowie die Weiterentwicklung der

PEMCO-Marketingaktivitäten verantworten.

Quecke bringt umfassende Kenntnisse

im Bereich PEMCO-Komponenten und

der Elektronik-Distribution ein und wird

www.elektronik-industrie.de

für die gemeinsamen Strategien und Initiativen

mit allen Arrow PEMCO-Herstellern

zuständig sein. Er hat langjährige Branchenerfahrung

und Eric Schuck, President

Arrow EMEA Components, meint: „Seine

Branchen- und Vertriebskenntnisse werden

uns dabei unterstützen, unser PEM-

CO-Business in der gesamten EMEA-Region

weiter auszubauen.“

n

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523ei0213

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RIGOL Technologies EU GmbH

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Märkte + Technologien

Photonik und Quantenkommunikation

Einzelphotonendetektor direkt im Chip integriert

Emmy-Noether-Nachwuchsgruppenleiter

Dr. Wolfram Pernice erzielt am Karlsruher

Institut für Technologie (KIT) einen

Durchbruch bei der Herstellung eines direkt

in den Chip integrierten Einzelphotonendetektors.

Dieser schafft gleichzeitig

höchste Wiedergabetreue und Auswertungsgeschwindigkeit,

bei sehr geringer

Fehlerquote.

Ultraschnelle, effiziente und zuverlässige

Einzelphotonendetektoren sind begehrte

und dennoch bis heute noch nicht anwendungsreife

Komponenten in der Photonik

und der Quantenkommunikation. Der

Quantenphotoniker Dr. Wolfram Pernice

vom KIT erzielte nun in Zusammenarbeit

mit Kollegen der Universitäten Yale, Boston

und Moscow State Pedagogical den entscheidenden

Durchbruch mit dem direkt in

den Chip integrierten Einzelphotonendetektor.

Die Ergebnisse sind in Nature Communications

veröffentlicht (doi:10.1038/

ncomms2307). Ohne eine zuverlässige Detektion,

also eine sichere und schnelle Erfassung

einzelner Photonen, lassen sich die

neuesten Weiterentwicklungen im Bereich

der optischen Datenübertragung oder der

Quantencomputer nicht wirklich nutzen.

Das ist, als ob man bei einem herkömmlichen

Rechner keinen Analog-Digital-

Wandler hätte, um zu erkennen, ob die anliegende

Spannung für eine 0 oder 1 steht.

Obwohl in den vergangenen Jahren bereits

verschiedene Modelle von Einzelphotonendetektoren

entwickelt wurden, konnte bislang

keiner wirklich zufriedenstellend eingesetzt

werden.

Mehrere neue Ideen und Weiterentwicklungen

flossen in den im Rahmen des Pro-

SEPIA

messen - steuern - regeln

industriell automatisieren

Secure Embedded Platform for

Industrial Automation

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Spezifikationen unter http://www.kolter.de

KOLTER ELECTRONIC ® Tel. 02235 - 76707

Fünf Faktoren überzeugen beim neuen Einzelphotonendetektor:

91 Prozent Entdeckungseffizienz, direkte Integration auf

dem Chip, Zählraten im Gigahertztempo, hohe zeitliche

Auflösung und vernachlässigbare Dunkelzählraten.

jekts „Integrated Quantum-Photonics“

am DFG-Centrum für

funktionelle Nanostrukturen

(CFN) entwickelten Prototypen

ein. Der neue im Wellenlängenbereich

der Telekommunikation

erprobte Einzelphotonendetektor

erreicht eine Entdeckungseffizienz

von 91 Prozent. Dieses

Niveau war bisher unerreicht.

Supraleitende Nanodrahtdetektoren

werden direkt auf einem

nanophotonischen Wellenleiter

aufgebracht. Bildlich darf

man sich das wie eine lichtleitende

Röhre vorstellen, um die ein

Draht gewickelt ist, der sich im

supraleitenden Zustand befindet

und deswegen keinerlei elektrischen

Widerstand aufweist. Der

nanometerdünne Draht aus Niobnitrid

absorbiert Photonen,

die sich entlang des Wellenleiters

ausbreiten. Wird ein Photon absorbiert,

kommt es zum Verlust der Supraleitung,

was sich als elektrisches Signal bemerkbar

macht. Je länger diese Röhre ist, desto größer

ist die Detektionswahrscheinlichkeit –

dabei handelt es sich um Längen im Mikrometerbereich.

Eine weitere Besonderheit

des Detektors ist, dass er direkt auf dem

Chip installiert ist und somit beliebig vervielfältigt

werden kann.

Die bisher realisierten Einzelphotonendetektoren

waren eigenständige „vor den

Chip geschaltete“ Einheiten. Eine solche

Anordnung hat den großen Nachteil, dass

Photonen in der zusätzlich benötigten Faserverbindung

verloren gehen oder anderweitig

absorbiert werden. Bei dem nun

vollständig in den Silizium-Schaltkreis für

Photonen eingebetteten Detektor entfällt

diese Verlustquelle. Das führt neben der

hohen Entdeckungseffizienz zu einer bemerkenswert

niedrigen Dunkelzählrate.

Bei einer Dunkelzählung handelt es sich

um ein fälschlich detektiertes Photon, beispielsweise

infolge einer spontanen Emission,

eines Alphateilchens oder eines Störfeldes.

Die Konstruktion ermöglicht auch eine

ultrakurze Genauigkeitsschwankung

von 18 Picosekunden, also 18 mal 10 bis 12

Sekunden, bei der Übertragung der Datensignale.

Die neuartige Lösung ermöglicht

es darüber hinaus, mehrere Hunderte dieser

Detektoren auf einem einzelnen Chip

zu integrieren. Dies ist eine Grundvoraussetzung

für die künftige Nutzung in optischen

Quantenrechnern.

Der in dieser Studie demonstrierte Detektor

wurde mithilfe von Wellenlängen in

Telekom-Bandbreite analysiert. Dieselbe

Detektorarchitektur kann jedoch auch für

Wellenlängen im Bereich des sichtbaren

Lichts eingesetzt werden. Damit könnte

das Prinzip für die Analyse all solcher

Strukturen eingesetzt werden, die wenig

Licht – also Photonen – emittieren, wie

beispielsweise einzelne Moleküle oder auch

Bakterien. (ah)

n

infoDIREKT

634ei0213

Bild: KIT/CFN

16 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de

Kolter.indd 1 08.01.2013 13:32:00


Märkte + Technologien

Bildsensoren aus der Sprühdose

Organische Sensoren machen Kameras lichtempfindlicher

Bild: A. Heddergott / TUM

Wissenschaftler der Technischen Universität

München haben eine neue Generation

von Bildsensoren entwickelt: Sie sind lichtempfindlicher

als herkömmliche Silizium-

Sensoren. Sie bestehen aus elektrisch leitenden

Kunststoffen, die als hauchdünner

Film aufgesprüht werden.

Die chemische Zusammensetzung der

Kunststoff-Schicht lässt sich gezielt verändern,

so dass auch unsichtbare Bereiche des

Lichtspektrums abgedeckt werden können.

Der nächste Schritt: Günstige Infrarotlicht-

Sensoren für Kompaktkameras oder Smartphones

(Nature Communications).

Leistungsstark: Im

Test haben sich

die organischen

Sensoren bewährt:

Bis zu dreimal

höher ist ihre

Lichtempfindlichkeit

gegenüber

herkömmlichen

CMOS-Sensoren.

Bevor ein Schnappschuss auf dem Display

einer Digitalkamera erscheint, wandeln

Bildsensoren das Licht aus dem Objektiv

in elektrische Signale um. Daraus berechnet

der Bildprozessor das fertige Foto.

Viele Kompakt- und Handykameras arbeiten

mit siliziumbasierten Bildsensoren, die

mit CMOS-Technologie hergestellt sind.

Prof. Paolo Lugli und Dr. Daniela Baierl

von der Technischen Universität München

(TUM) haben ein Verfahren entwickelt, um

diese CMOS-Sensoren auf günstige Weise

leistungsfähiger zu machen. Dazu setzen sie

auf einen hauchdünnen Film aus organischen

Verbindungen, also aus Kunststoffen.

Aufgebracht wird die Kunststoff-Lösung

auf die Oberfläche der Bildsensoren. Die

Wissenschaftler haben Rotations- und

Sprühverfahren getestet, um den Kunststoff

in seiner flüssigen, gelösten Form präzise

und kostengünstig aufzubringen. Nur wenige

hundert Nanometer dünn und ohne Makel

muss der Kunststoff-Film sein. Als beste

Lösung hat sich die Sprühbeschichtung erwiesen,

ob mithilfe eines einfachen Farbsprühgerätes

oder eines Sprühroboters.

Die organischen Sensoren sind bis zu

dreimal lichtempfindlicher als CMOS-Sensoren,

bei denen elektronische Bauteile einen

Teil der Pixel verdecken.

Bei der Herstellung der organischen

Sensoren entfällt die teure Nachbearbeitung

des CMOS-Sensors, zum Beispiel das

Aufbringen von Mikrolinsen zur Verstärkung

des Lichteinfalls. Jeder Pixel wird

vollständig, inklusive seiner Elektronik,

mit der flüssigen Kunststoff-Lösung besprüht

und erhält so eine zu 100 Prozent

lichtempfindliche Oberfläche.

Je nach chemischen Verbindungen verändert

sich das erfassbare Lichtspektrum.

Eine Mischung der Polymere PCBM und

P3HT eignet sich, um sichtbares Licht aufzufangen.

Andere organische Verbindungen

wie Squarainfarbstoffe, sind empfindlich

für nahes Infrarotlicht. (ah) n

infoDIREKT

640ei0213

Sensor & Safety

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-> Direct connection to thermopile elements

-> Temperature measurement

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Märkte + Technologien

Die X-500-Serie eignet sich ganz

besonders für alle sicherheitskritischen

Anwendungen wie Applikationen in der

Kommunikation.

SATA Solid State Drives

Ausgelegt für sicherheitskritische Anwendungen

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

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

Zuverlässigkeit.

Autor: Roger Griesemer

Bilder: Swissbit

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

bei 4k Random-Zugriffen erfüllt die neue Produktgruppe

auch die Anforderungen von Anwendungen, die höhere

Schreib- und Lese-Geschwindigkeiten erfordern.

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

Hierfür verfügt sie über ausgeklügelte NAND-Flash-

Verwaltungsmechanismen wie die Früherkennung interner Bitfehler-Vermehrung.

Daraus abgeleitete Maßnahmen sorgen dafür, dass

Datenfehler vermieden werden. Je nach Kundenanforderung stehen

optional verschiedene weiterentwickelte sichere Löschmethoden

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

schnelle, absolut sichere Entfernen und Bereinigen von Daten. Sowohl

Software- als auch Hardware-seitig können kritische Daten

zum Beispiel per Knopfdruck sicher und unwiederbringlich gelöscht

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

USA Air Force, Navy, Army oder IREC verfügbar.

Datenfehler werden vermieden

Ein integrierter Temperatursensor überwacht während des laufenden

Betriebs stets die Gerätetemperatur des Massenspeichers. Sie

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

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

Technology) auslesen. Diese Daten bilden das Kernstück für die

Ermittlung der Datenintegrität unter extremen Temperaturbedingungen

über die Lebensdauer der Gesamtapplikation. Hinzu kommen

Features wie NCQ (Native Command Queuing), TRIM und

das ATA Security Feature Set.

Dank innovativem In-Field Firmware-Update lässt sich eine

neue Software ohne komplizierte Ausbau-Aktionen bei vollem Datenerhalt

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

bei einer unerwarteten Unterbrechung der Stromzufuhr die Daten

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

und kapazitive Energiespeicher-Netzwerke kann dank intelligenter

Verwaltungsmethoden verzichtet werden. So wird das Risiko der

Auch im industriellen

Einsatz sind die SSD-

Speicher eine attraktive

Alternative zu anderen

Speichermedien.

18 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Märkte + Technologien

eingeschränkten Langlebigkeit solcher Lösungen

vermieden. Eine effiziente BCH-

ECC (Error Correction Code)-Einheit

identifiziert verfälschte Bits und stellt die

ursprüngliche, korrekte Information wieder

her. Aufgetretene Fehler werden zur

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

abgelegt. Damit bietet sich die Möglichkeit,

Frühwarnsysteme oder Serviceinformationen

bereitzustellen um geringste Stillstandszeiten

zu realisieren.

Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit

der X-500-Serie weiter zu erhöhen, werden

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

Protokoll und dem hostseitigen „Life Time

Monitoring“-Tool sowie einem Software

Development Kit als API/SDK für diverse

Betriebssysteme ergänzt.

Für mechanische Sicherheit sorgt der

verriegelnde SATA-Steckverbinder. Mehrere

Kerben sichern die Verbindung selbst

bei starken Vibrationen und Stößen. Auch

das gesamte Speichersystem selbst ist sehr

schock- und vibrationsfest, dies prüft der

Hersteller unter extremen Bedingungen

nach MIL-STD810.

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

Cell)-Variante in Speicherdichten von 16 bis

zu 512 GB ab April 2013 erhältlich. Ab Sommer

2013 werden erstmals auch optimierte

EM-MLC (Endurance Managed Multi Level

Cell)-Varianten für kostensensitive Anwendungen

angeboten. Sie erzielen ein höheres

Datenschreibvolumen (TBW) als herkömmliche

MLC SSDs. Für anspruchsvolle

oder kritische Anwendungen ist die SLC-

Lösung mit der maximal möglichen

Schreibzuverlässigkeit und einem sicheren

Datenerhalt von garantiert zehn Jahren

nach JEDEC-Standard eine gute Wahl.

Zehn Jahre sicherer Datenerhalt

Als Variante für den erweiterten Temperaturbereich

ist die X-500-Serie von -40 bis

+85 °C einsetzbar, daneben sind die SSDs

auch für den kommerziellen Temperaturbereich

von 0 bis +70 °C erhältlich. Mit diesen

Features eignet sich die X-500 Serie

ganz besonders für alle sicherheitskritischen

Anwendungen wie Applikationen in

der Kommunikation, in Luft- und Raumfahrt,

im Transportwesen, im Automotiveund

Medizin-Bereich, der Automatisierungstechnik

sowie für staatliche und behördliche

Anwendungen. Hier sind die

SSD-Speicher eine attraktive Alternative

auch zu anderen Speichermedien, allen voran

den konventionellen Festplatten

(HDDs). Denn verglichen mit diesen bieten

SSDs aufgrund ihres Aufbaus Vorteile wie

eine höhere Ausfallsicherheit, Robustheit,

Ein integrierter Temperatursensor überwacht

während des laufenden Betriebs stets die

Gerätetemperatur des Massenspeichers.

Schock- und Vibrationsfestigkeit, kürzere

Zugriffszeiten, geringere Fehlerrate, ein erweiterter

Temperaturbereich, geringeren

Stromverbrauch und längere Lebensdauer.

Auch für die X-500-Serie gilt eine Langzeitverfügbarkeit

von mehreren Jahren bei

SLC-Typen, die MLC-Varianten werden

über den PCN-Prozess weitergeführt. Garantiert

wird auch eine kontrollierte Stückliste.

Denn werden die Komponenten der

Module geändert, ohne dies zu kennzeichnen

oder die Kunden zu benachrichtigen,

kann dies zu Problemen führen. Spielen

diese eine neue Firmware auf oder setzen

eine neue Flash-Revision ein, kann die Karte

durch Inkompatibilität ausfallen oder

nur noch fehlerhaft funktionieren. Deshalb

sind bei Swissbit alle Speichermodule über

alle Lieferungen zu 100 Prozent identisch

zum Muster und somit auch untereinander.

Die Artikelbezeichnung gibt detaillierte

Auskunft, welche Konfiguration, Firmware,

Prozessor, Flash Chip und so weiter in der

Karte enthalten sind. Sind Änderungen nötig,

ändert sich die Artikelbezeichnung entsprechend

und eine „Product Change Notification“

informiert die Kunden frühzeitig.

Sie können die Kompatibilität prüfen bevor

die geänderten Speicher verbaut werden.

Neben dem Design-In-Support und

Analysen wird auch eine lokale FAE-Betreuung

angeboten. Auf Wunsch werden

Lebensdauersimulationen und Anwendungsoptimierungen

im Zielsystem

durchgeführt. Ergänzend bietet das hauseigene

Qualifikationslabor mit hoch entwickelten

Stresstests Joint Qualifikation Services

in der Kundenapplikation an. (ah) n

infoDIREKT

601ei0213

Der Autor: Roger Griesemer ist Head

of Business Unit Flash Products,

Swissbit AG, Schweiz.

www.elektronik-industrie.de


Embedded-Systeme

Coverstory

Eine Familie mit vielen Möglichkeiten

RX-Mikrocontroller von Renesas

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

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

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

unter sich kompatible Produktpalette.

Autor: Bernd Westhoff

Eine breite Palette an Lösungsansätzen für die verschiedensten

Anwendungen stellen die Produkte dieser Familie bereit.

Der RX-Mikrocontroller basiert auf einer erweiterten

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

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

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

bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch bis zu 130 µA/DMIPS.

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

sind hier im Vergleich zu einer RISC-Implementierung noch zusätzliche

Einsparungen in der Code-Größe zu erwarten. Hohe

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

Aus diesem Grund bieten die Produkte dieser

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

auf Signale innerhalb von fünf Taktzyklen mit einem Interrupt-Einsprung

zu reagieren.

Zu den vielfältigen integrierten Sicherheitsmerkmalen zählen

unter anderem eine Sicherung des Flashspeichers durch ID-Code,

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

Register gegen versehentliches Überschreiben sowie eine unabhängige

Taktspeisung der Watchdog-Funktion. Des Weiteren wurden

Hardware-Test-Funktionen implementiert, die es ermöglichen,

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

erlaubt die Detektion von externen Signalen. Abgerundet wird das

Angebot durch eine CRC-Hardware-Einheit zur Überprüfung von

Speicherinhalten und eine Testfunktion zur Überprüfung der

Taktquelle. Werden diese Elemente mit einer zertifizierten Quellcode-Bibliothek

nach dem IEC60730-Standard kombiniert, gestalten

sich Implementierung und Qualifizierung nach diesem Standard

äußerst einfach.

20

elektronik industrie 02/2013

Der Kommunikationsknecht

Kommunikation ist der entscheidende Faktor in vielen industriellen

Anwendungen. Egal, ob es sich um eine einfache serielle

Schnittstelle zur Kommunikation mit einem anderen Modul, einer

anderen Periphere-Einheit oder um ein erweitertes Kommunikationsprotokoll

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


Embedded-Systeme

Coverstory

Bild 1: Typisches Systemlevel-

Konzept-Diagramm für den RX62N.

Bild 2: Typische Dual-

Motoransteuerung mittels RX62T.

Bilder: Renesas

chen dem Benutzer den Zugriff und die Kontrolle mittels dieser

Kommunikations-Netzwerke in einer Industrieanlage. Die RX-

Familie ist in der Lage, alle wichtigen Kommunikations-Methoden

zu unterstützen, wie in Bild 1 dargestellt.

Für die Kommunikationsschnittstellen USB 2.0 Full Speed, IEEE

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

Treiber und Protokoll-Stacks, als kostenloses Softwarepaket

von Renesas zur Verfügung gestellt. Zusätzlich gibt es eine Vielzahl

verschiedener kommerzieller Lösungen, die in Kooperation

mit Softwarepartnern entwickelt wurden.

Neben den oben erwähnten Kommunikationsschnittstellen wie

USB, Ethernet und CAN bieten die Mikrocontroller dieser Familie

eine Vielzahl an weiteren Schnittstellen. Zu erwähnen sind hier

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

Speicher und drahtlose Kommunikationsmodule

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

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

maximalen Datenrate von 25 MByte/s zu kommunizieren. Das

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

Smartcard- und LIN-Bus-Schnittstellen unterstützt das

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

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

Betrieb limitiert.

Die RX-Motorsteuerungsplattform

In vielen Haushaltsgeräten, wie Wasch- und Spülmaschinen ist die

Motorsteuerung eine wichtige Funktion. Die RX-Familie bietet

sehr moderne Lösungen für diese Anwendungsbereiche. Sowohl

der RX200 als auch der RX600 unterstützen sensorlose Vektorregelung

für Einzel- und Drei-Shunt-Methoden und ermöglichen

eine effiziente und schnelle Verarbeitung des Motorsteuerungs-

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

Selbsttestfunktion für einen sicheren Betrieb der Kommunikation

mit einem externen Steuergerät realisiert. In einfachen Anwendungsbereichen

ist zusätzlich die parallele Integration der Benutzeroberfläche

möglich.

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

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

eine Multiplikations- und Additionseinheit mit einem

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

Wie alle Bausteine dieser Familie gewährleistet er eine gute Code-

Effizienz, so dass eine typische Anwendung mit Motoransteuerungsalgorithmus,

Selbsttest und Kommunikationsmanagement

etwa 30 Prozent weniger Flashspeicher und 25 Prozent weniger

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

anderen herkömmlichen CPUs.

Das System unterstützt Schaltfrequenzen von über 24 und Regelfrequenzen

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

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

notwendigen Systemparameter.

Im Vergleich dazu weist der RX600 eine höhere Leistung und

eine stärkere Integration von Motorsteuerungs-typischen Elementen

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

Waschmaschinen, Backöfen und industrielle Anwendungen wie

Klimaanlagen, Motorensteuerungen und Wechselrichter ist er der

passende Baustein. Neben der erhöhten CPU-Geschwindigkeit

von bis zu 100 MHz ist der Hauptgrund die Integration einer

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

Kerns. Die speziell auf das Inverter-/Motorsteuerungssegment ausgelegten

Produkte sind der RX62T und der RX63T. Der RX63T

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

Das Produkt ermöglicht eine komplette Motorsteuerung

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

Timer-Einheit inklusive der Bedienung von Kommunikationsschnittstellen.

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

Motorsteuerungen zu kontrollieren, da sie auch zwei unabhängige

Motorsteuerungs-Timer-Blöcke beinhalten, einen er-

Auf einen Blick

Eine Familie für viele Anwendungen

Großer integrierter Flashspeicher, schnelle CISC-MCU mit integrierter

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

integrierten Peripherien und eine Vielzahl an verschiedenen Gehäuseformen

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

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

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

noch weiter zu vergrößern.

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609ei0213

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elektronik industrie 02 / 2013

21


Embedded-Systeme

Coverstory

Bild 3: Typisches System-

Konzept zur Ansteuerung

eines TFTs mittels RX600.

Bild 4: Dreiphasiges Single-Chip-

Stromzähler-Konzept basierend

auf RX21A.

weiterten ADC mit zwei unabhängigen Einheiten sowie drei integrierte

programmierbare Operationsverstärker zur Signalaufbereitung

und Skalierung. Drei analoge Fenster-Komparatoren für

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

bietet Unterstützung für andere systemrelevante ADC-Wandlungen.

Eine äquivalente Motorsteuerungsanwendung, bestehend

aus Motorregelalgorithmus, Benutzerschnittstelle mit GUI und

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

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

KByte Flash und 8 KByte RAM.

TFT-Bedieneinheiten basierend auf RX

Der Trend zur Integration von intelligenten Benutzer-Interfaces

mittels Display-Anzeigen ist ungebrochen. Realisiert werden kann

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

letzter Zeit kommen jedoch immer häufiger Grafik-Displays, also

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

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

häufig zu teuer. Basierend auf den RX-Mikrocontrollern

werden verschiedenste Ansätze verfolgt, um eine kostenoptimierte

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

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

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

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

VSync-Signalgenerierung anzusteuern. Etwa 30 KByte

internen RAM benötigt die Lösung für den Videopuffer. Die Vorteile

liegen unter anderem im schnellen Einschaltverhalten, so dass

Daten im Moment des Systemstarts auf dem Bildschirm sichtbar

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

Die Systemkosten sind niedrig, da keine externen Komponenten

erforderlich sind. Renesas stellt entsprechende Anwendungssoftware

zusammen mit Demos und Anwendungshinweisen bereit.

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

Aufgrund der höheren Leistung und zusätzlicher Peripherie

bietet er einen größeren Funktionsumfang. Hierzu zählen ein zusätzlicher

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

zu übertragen. Die Videodaten werden hier im externen SRAM

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

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

und einer Bildwiederholungsfrequenz von 60 Hz verspricht dieser

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

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

Ressourcen für andere Anwendungsfunktionen, wie Konnektivität

und Touch-Screen-Decodierung, zur Verfügung. Aufgrund

des geringen CPU-Overhead können auch kleinere bis mittlere

Animationen, wie Knöpfe, Schieberegler, Anzeigen und so

weiter auf dem TFT umgesetzt werden.

Alle diese TFT-Ansteuerungskonzepte sind dokumentiert und

mit entsprechender kostenloser Beispielsoftware verfügbar. Zudem

werden entsprechende kommerzielle Lösungen von Softwarepartnern

bereitgestellt.

Smart-Meter-Applikationen mit dem RX

Intelligente Stromzähler-Lösungen von heute erfordern genauere

Messungen, einen geringeren Stromverbrauch und mehr Features,

einschließlich der Möglichkeit zur Datenerfassung und drahtgebundenen

oder drahtlosen Kommunikation über verschiedene

Medien. An den zentralen Mikrocontroller stellt dieser erweiterte

Anforderungskatalog hohe Ansprüche. Die hier vorgestellten Bausteine

können fortschrittliche Lösungsansätze für diesen Applikationsbereich

aufzeigen. Insbesondere der neue RX21A zeichnet

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

speziell für den Stromzählermarkt aus. Der Vorteil

dieser Produktgruppe liegt in der Integration von bis zu sieben

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

programmierbaren Verstärkern. Diese Einheiten bieten Differenzial-

und Single-Ended-Eingänge. Zusätzlich sind noch ein

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

Der RX21A verfügt zusätzlich über viele weitere Peripherie-Funktionen,

wie zum Beispiel serielle Schnittstellen (SCI), leistungsstarke

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

Manipulationsüberwachung. Das Beispiel einer typischen Poly-

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

Ein RX21A-basiertes Messsystem kann durch eine Kombination

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

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

Transfer Controllers (DTC) automatisiert werden. Hierdurch ist

die Steuerung, das Auslesen und die Speicherung der durch den

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

weitestgehend ohne Zuhilfenahme des RX-Kerns möglich.

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

den einphasigen Stromzählermarkt ausgelegt sind. (ah) n

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

Geschäftsbereich ICBG (Industrial & Communication

Business Group) bei Renesas Electronics Europe.

22 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


ANALOG-

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Embedded-Systeme

Bild: pholidito - Fotolia.com

RS-485-konformer Transceiver

Betrieb mit geringer Gleichtaktspannung

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

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

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

Autor: Thomas Kugelstadt

Welchen Treiberstrom muss ein RS-485-Transceiver liefern

können Ist es möglich, mehr als 32 Unit Loads

anzusteuern Dies sind zwei der am häufigsten gestellten

Fragen in diesem Zusammenhang. Der folgende

Artikel geht detaillierter auf diese Themen ein.

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

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

erkennt, muss ein Treiber nicht nur einen differenziellen Strom

durch die Abschlusswiderstände schicken, sondern auch eine Reihe

von Empfänger-Eingangsimpedanzen und Failsafe-Netzwerke,

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

Impedanzen Strompfade zwischen den Signalleitungen und der

Masse bilden, wirken sie sich gleichermaßen auf den Stromfluss in

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

Gleichtakt-Impedanzen (RCM) bezeichnet.

Zur Definition der maximalen Gleichtakt-Belastung wurde für

den RS-485-Standard das theoretische Konzept der Einheitslast

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

Gleichtakt-Lastwiderstand von 12 kΩ. Ein Transceiver mit einer

Unit Load (1 UL) entspricht somit einem äquivalenten Eingangswiderstand

RINEQ von 12 kΩ an jedem Busanschluss (bezogen

auf Masse).

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

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

treiben und dabei eine differenzielle Ausgangsspannung V OD

von

1,5 V an einem differenziellen Widerstand R D

von 60 Ω zu erzeu-

Auf einen Blick

Treiberfähigkeit RS-485-konformer Transceiver

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

Transceiver eine Treiberfähigkeit von mindestens ± 60 mA

aufweisen. Zusätzlich wird in diesem Bericht noch aufgezeigt, dass

die spezifi zierte Gleichtaktbelastung von 32 ULs dann höher angesetzt

werden kann, wenn der Betrieb mit geringeren Gleichtaktspannungen

erfolgt.

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605ei0213

24 elektronik industrie 02 / 2013

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Embedded-Systeme

gen. Darüber hinaus verlangt der Standard, dass diese Treiberfähigkeit

über einen Gleichtaktspannungsbereich V CM

von ‐7 bis

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

große Unterschiede zwischen den Massepotenzialen von Treiber

und Empfänger zu berücksichtigen, zu denen es häufig bei großen

Übertragungsdistanzen kommt.

Während der besagte differenzielle Widerstand von 60 Ω der Parallelschaltung

zweier 120-Ω-Abschlusswiderstände entspricht,

ergeben die 32 Unit Loads einen Gleichtakt-Lastwiderstand von

insgesamt R CM

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

Norm spezifiziert ist die in Bild 2 gezeigte Schaltung zum Testen

der Treibereigenschaften eines Transceivers unter dem Einfluss einer

Gleichtaktbelastung.

Unter der Annahme, dass der nicht invertierende Treiberausgang

A die positivere Busspannung erzeugt, lässt sich sein Strom

nach folgender Gleichung berechnen.

Bild 3: Die

Busstrom-Anforderungen

für einen

5-V-Transceiver.

Bild 4: Zahl der Unit Loads als

Funktion der Massepotenzial-

Differenz.

Bilder: Texas Instruments

Der Strom am invertierenden Ausgang B errechnet sich stattdessen

nach dieser Gleichung:

Da die Ausgänge A und B während der Übertragung von Daten

fortlaufend ihre Polarität wechseln, ist es besser, die Ausgangsströme

in allgemeiner Form zu beschreiben. Somit muss der positivere

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

berechnet:

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

muss, der sich aus der nachfolgenden Gleichung ergibt:

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

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

Gleichtaktbelastung.

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

der maximalen Gleichtaktbelastung von R CM

= 375 Ω (dies entspricht

32 ULs) über den spezifizierten Gleichtaktspannungs-Bereich

hinweg liefern muss. Beim Erstellen dieses Diagramms wurden

folgende Parameter zugrundegelegt: V OS

= 2,5 V, V OD

= 1,5 V,

R D

= 60 Ω und R CM

= 375 Ω.

Wie der Grafik zu entnehmen ist, muss ein standardkonformer

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

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

Markt erhältlichen RS-485 Transceiver Ausgangsströme von ± 60

mA und mehr.

An dieser Stelle sollten einige Klarstellungen gemacht werden,

was die maximale Gleichtaktbelastung von 32 Unit Loads betrifft.

Damit dürften einige verbreitete Missverständnisse ausgeräumt

werden.

■■

Die im RS-485-Standard spezifizierte maximale Gleichtaktbelastung

von 32 Unit Loads berücksichtigt nicht allein die Empfängereingänge,

sondern auch andere Gleichtaktbelastungen,

die zwischen dem differenziellen Signalpaar und der Signalmasse

existieren können. Zum Beispiel entspricht ein externes

Failsafe-Widerstandsnetzwerk allein bereits insgesamt 22 ULs,

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

Diese 10 ULs können für zehn Transceiver à 1 UL oder

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

■■

Die Maximalbelastung von 32 ULs ist für den kompletten V CM

-

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

reduzieren sich durch Verkleinern des Gleichtaktspannungs-

Bereichs die Ausgangsströme, so dass die Stromreserven der

Treiber größer werden. Diese Reserven wiederum lassen sich

zum Ansteuern von mehr Unit Loads nutzen. Anwenden lässt

sich dieses Prinzip bei Datenverbindungen, bei denen die

Massepotenziale von Treiber und Empfänger nur geringe Unterschiede

aufweisen. Damit ist auch gleich die eingangs gestellte

zweite Frage beantwortet.

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

wieder. Hervorzuheben ist hierbei, dass es sich

bei der Massepotenzial-Differenz keineswegs um eine Gleichspannung

handelt, sondern um eine Wechselspannung, deren Frequenz

hauptsächlich der dritten Harmonischen der Netzfrequenz des

Systems entspricht. (ah)

n

Der Autor: Thomas Kugelstadt ist Senior Applications Engineer

bei Texas Instruments.

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


Embedded-Systeme

USB-Audio einfach gemacht

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

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

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

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

Audioschnittstelle gemacht.

Autor: Pedro Pachuca

USB ist eine vielseitige Schnittstelle, die viele Möglichkeiten

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

Beim Transport von Audiodaten über USB muss die

Industrie jedoch standardisierten Mechanismen folgen,

um Interoperabilität zu gewährleisten – dem wichtigsten USB-

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

die Audio Devices Class entwickelt, die einen robusten

standardisierten Mechanismus für den Audiodatentransport über

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

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

Ein wesentlicher Aspekt beim Audio-Streaming über USB ist die

Synchronisierung der Datenströme vom Host (Quelle) zum Gerät

(Senke). Dies wird über ein robustes Synchronisierungsschema

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

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

Synchronisierungsschema und überträgt Audiodaten zuverlässig

Auf einen Blick

USB-Bridge-ICs helfen weiter

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

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

Know-how verlangt. Hinzu kommen andere audiobezogene Herausforderungen

wie die Synchronisierung der Datenströme sowie die

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

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

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

Softwareentwicklung weniger komplex zu gestalten und bieten eine

neue Standard-Audiokonfi gurationsschnittstelle sowie Methoden zum

Synchronisieren der Audio-Datenströme in einer preisgünstigen

hochintegrierten Einchip-Lösung.

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504ei0213

26 elektronik industrie 02 / 2013

www.elektronik-industrie.de


Embedded-Systeme

über den Bus. Die Umsetzung dieses Synchronisierungsmechanismus

ist jedoch

nicht einfach. Herkömmliche Implementierungen

erfordern High-end-Embedded-

Systeme mit komplexen Datenwandlern

oder teuren PLLs, um die vom System geforderte

Taktgenauigkeit einzuhalten.

In einem System mit einer Abtastrate

von 48 kHz sendet der Host jede Millisekunde

einen Datenblock mit 48 analogen

Ausgangswerten. Die Senke muss die Audiodaten

puffern, um jeweils eine Abtastung

an den DAC senden zu können. Jede

Taktabweichung zwischen Host und Device

(selbst kleinste Abweichungen) führen

zu einem Überlauf- oder Unterschreitungszustand.

Die USB-Spezifikation definiert

verschiedene Methoden, wie Host/

Device-Taktabweichungen zu begegnen

ist. USB definiert Modi, die den Betrieb

von Quellen und Senken regeln. Bei Audio-out

ist der Host die Quelle und das Device

die Senke. Bei Audio-in ist das Device

die Quelle und der Host die Senke.

Asynchroner Modus

Bei asynchronem Betrieb liefert die Senke

genaues Feedback an die Quelle. Auf der

Grundlage dieser Rückmeldungen passt

die Quelle die Anzahl der Abtastungen an,

die sie an die Senke sendet. Bild 1 beschreibt

den asynchronen Modus mit ei-

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Embedded-Systeme

Bild 1: Asynchroner Modus.

Bild 3: Synchroner Modus.

Bilder: Silicon Laboratories

Bild 2: Gepuffertes System zur Unterstützung des asynchronen Modus.

Bild 4: Geschlossener Regelkreis für den Synchronmodus mit

integriertem Oszillator.

nem analogen Ausgang. Die Rückkopplung passt eine Quellen/

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

für die Synchronisation zum Host-Takt ausgestattet werden

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

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

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

stattfindet. Nähert sich der Device-Puffer aufgrund einer

Taktabweichung jedoch dem vollen oder leeren Zustand, kann das

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

zuzusenden, damit ein Puffer-Überlauf oder eine -Unterschreitung

nicht auftreten. Diese Methode findet sich in Silicon

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

Class wird durch den CP2114 unterstützt, ohne dafür zusätzlich

Software entwickeln zu müssen.

Synchroner Modus

Beim synchronen Betrieb verwenden die Quelle und die Senke

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

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

(Bild 3).

Eine einfache und doch robuste Umsetzung des Synchronmodus

lässt sich mit einem geschlossenen Regelkreis bewältigen, der jegliche

Abweichung vom USB-SOF und dem internen Oszillator der

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

vom Host gesendet wird, dient zur Kalibrierung des internen

Oszillators. Damit dies richtig funktioniert, muss der Oszillator

der Senke über ein Kalibrierungsregister justierbar sein, das die

Oszillatorfrequenz in kleinen Schritten nach oben oder unten ändert.

Der CP2114 ermöglicht dies durch die dynamische Trimmfunktion

seines integrierten Oszillators. Er ermöglicht auch die

Wahl zwischen synchronem und asynchronem Betrieb – je nach

verfügbarer Hostfunktion. Alle gängigen Plattformen (Windows,

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

asynchronen Modus.

Standard-Codec/DAC-Konfigurationsschnittstelle

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

ihrer Bausteine zu konfigurieren. Diese Vielseitigkeit macht

jedoch die Softwareentwicklung komplexer, wenn mehrere

Codec/DAC-Plattformen verschiedener Produktlinien unterstützt

werden sollen.

Diese Herausforderung wird durch eine Standard-Codec/DAC-

Konfigurationsschnittstelle gelöst, welche die gängigsten Funktionen

zur Konfiguration eines Codecs oder DACs zusammenfasst.

Die Schnittstelle ermöglicht einen reibungslosen Übergang zwischen

Codecs und DACs und garantiert eine schnelle Evaluierung

verschiedener Codec/DAC-Optionen. Eine solche Schnittstelle

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

Codecs/DACs über eine Standard-Konfigurationsschnittstelle unterstützt.

Sie unterstützt die häufigsten Funktionen in Codecs und

DACs, wie DAC-Registergrößen, Audioformate, Lautstärkeregelung

und Audio-Taktverhältnis. Hinzu kommen offene Felder für

kundenspezifische Programmierung, und eine Abstraktionsebene

umfasst die gängigsten Konfigurationen in einem einfach verständlichen

Format. Ist ein Entwickler erst einmal mit der Schnittstelle

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

zu einer einfachen Aufgabe.

Der CP2114 bietet über USB Zugriff auf die Schnittstelle, um

alle erforderlichen Werte zur Konfiguration von Codecs oder

DACs festzulegen. Die Konfiguration wird einmal durchgeführt

und verbleibt im EPROM. Dynamische Änderungen sind über den

Host erlaubt und ermöglichen das Anpassen der Codec/DAC-

Konfiguration.

Zusammenfassung

Die Beliebtheit von USB erstreckt sich nun auch auf die Anwendung

und Regelung von Audio-Anwendungen. Streaming Audio

über USB ist jedoch eine komplexe und zeitaufwändige Aufgabe.

Design-Anforderungen wie die Synchronisierung der Audiodaten

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

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

wie der CP2114 verringern diese Komplexität, indem

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

erfordert. Die nächste Generation digitaler Audio-Bridge-Lösungen

unterstützt eine Vielzahl von Codecs und

DACs über eine Standard-Konfigurationsschnittstelle, genauso wie

asynchronen und synchronen Betrieb mit einer minimalen Anzahl

externer Komponenten, und erübrigt externe Bauteile wie Quarzoszillatoren

und EEPROMs. (jj)

n

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

Silicon Laboratories in Austin/Texas.

28 elektronik industrie 02/2013

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Besuchen Sie uns auf dem Automatisierungstreff 2013 in der Kongresshalle Böblingen

sowie auf der embedded world: Halle 1, Stand 1-338


Embedded-Systeme

Hybride Power-Control

Analoger Spannungswandler mit Mikrocontroller

Bilder: Microchip

Beim MCP19111 hat Microchip den analogen Spannungswandler

mit einer kleinen MCU aufgewertet.

Spannungswandler arbeiten gewöhnlich auf analoger

Basis oder digital, mit einem äußerst leistungsfähigen

Rechenkern. Microchip geht nun

den Mittelweg: Sie kombinieren einen analogen

Wandler mit einer kleinen Flash-MCU (mit PIC-

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

der Feedback-Schleife. Die MCP19111-Familie

arbeitet in einem Spannungsbereich von 4,5 bis 32

V und ist laut Microchip erheblich vielseitiger als

konventionelle analoge Ausführungen. Der analoge

PWM-Controller sorgt für hohe Geschwindigkeit,

Leistung und Auflösung, der Mikrocontroller

ergänzt hohe Flexibilität. Beide Bestandteile sind

auf einem gemeinsamen Chip in identischer Technologie

aufgebaut. Für den 8-Bit-PIC-Mikrocontroller

stehen 8 KByte Flash und 256 Byte RAM zur

Verfügung. Der Anwender kann hierfür sogar eigenen

Code schreiben: Er muss nur die Konfiguration

des Analog-Teils in die Register schreiben

und kann dann beliebige eigene Algorithmen aufsetzen.

Dabei steht ihm sogar ein integrierter AD-

Wandler zur Verfügung sowie bis zu 15 GPIO-

Ports, PMBus- und I 2 C-Interfaces.

Der MCP19111 besitzt einen internen LDO

sowie MOSFET-Treiber für Anwendungen mit

synchronen Abwärtswandlern. Passend dazu

stellt Microchip eigene Hochgeschwindigkeits-

MOSFETs vor, die auch auf dem MCP19111-Evaluationsboard

(knapp 50 US-Dollar) verbaut

sind. Das Eva-Board kommt mit einer Standard-

Firmware, die der Anwender mit der Entwicklungsumgebung

MPLAB-X konfiguriert. Die

neuen 25-V-Hochgeschwindigkeits-MOSFETs

MCP87018, MCP87030, MCP87090 und

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

eignen sich für getaktete MOSFET-Netzteile und

DC/DC-Leistungswandler mit hohem Wirkungsgrad.

(lei)

n

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Einphasen-Energiemess-Prozessoren

Energiemess- und Diagnosefunktionen ergänzen

Maxim bemustert jetzt die Prozessoren

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

Beide Produkte fassen jeweils

in einem einzigen Chip ein komplettes Energiemess-Subsystem

zusammen. Mit ihnen lassen

sich bestehende Designs durch EVU-geeignete

Erfassungs- und Diagnosefunktionen ergänzen,

ohne dass hierfür die sonst anfallenden Kosten

für einen Stromzähler-System-on-Chip in Kauf

genommen werden müssen. Beide Bausteine sind

mit spezieller, auf die Anforderungen der End-

Anwendung zugeschnittener Firmware ausgestattet.

Der 78M6610+PSU (Power Supply Units)

ist eigens für die Echtzeit-Überwachung von Datencentern

und Servern sowie Telekommunikations-

und Daten-Equipment ausgelegt. Das Einsatzgebiet

des universeller konzipierten

78M6610+LMU (Load Monitoring Units) umfasst

dagegen beispielsweise Hausgeräte, intelligente

Stecker, Elektrofahrzeug-Ladegeräte und

PV-Wechselrichter. Ein wichtiges Leistungsmerkmal:

EVU-geeignete Erfassung über den ge-

Bild: Maxim

Mit dem 78M6610 können bereits bestehende Designs

auf komfortable Weise durch einen Energiemesser

ergänzt werden.

samten Bereich von Lastströmen und Power-

Down-Betriebsarten. Der integrierte RC-Oszillator

und die mit niedriger Baudrate arbeitende

serielle Schnittstelle ermöglichen den Verzicht

auf Quarze. (jj)

n

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Embedded-Systeme

Blockdiagramm der Applied Micro Packet

Pro Controller APM 86691/2 .

Bild: Acal bfi/Applied Micro

Bild: Marco2811 - Fotolia.com

Verschlossen und verplombt

Smart Meter durch dedizierte Funktionsblöcke im Controller sichern

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

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

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

elektronischen Nachfolger nichts an Bedeutung verloren.

Autor: Klaus Vogel

Mit der gesetzlichen Verpflichtung seit 2010 bei Neubauten

oder bei größeren Sanierungsmaßnahmen digitale

Stromzähler einzubauen, war hier am Anfang auch

Handlungsbedarf angezeigt. Wissenschaftler der FH

Münster hatten an einem einfachen Beispiel, einem Zähler der

wohl ersten Generation, demonstriert, welch leichtes Spiel Hacker

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

durch einen PC ersetzten und anstatt der realen Verbrauchsdaten

geänderte Daten an den Energieversorger schickten. Da die

Daten nicht verschlüsselt und signiert waren, war dies ein leichtes

Unterfangen. Der Hersteller des Testprobanden hat daraufhin eine

Verschlüsselung in der nächsten Gerätegeneration nachgerüstet.

Wenn man nun aber bedenkt, dass die ganze Smart Meteringund

somit Smart Grid-Thematik darauf abzielt, einmal intelligent

Energie bedarfsorientiert dorthin zu verteilen, wo sie benötigt wird,

können geradezu apokalyptische Szenarien dargestellt werden, wo

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

– ganze Versorgungsstrukturen manipulieren und zum Zusammenbrechen

bringen könnten. Sicherlich sind hier entsprechende

Implementierungen auf der Energieversorger- beziehungsweise

Verteilerseite notwendig um dort ein "Eindringen" zu verhindern.

Die Angreifbarkeit liegt aber auch auf der Verbraucherseite. Wenn

es einem Eindringling gelingt Prozesse zu manipulieren oder die

Kontrolle zu übernehmen, sind die unterschiedlichsten Szenarien

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

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

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

Des Weiteren entwickelte diese Firma auch einen Wurm,

der sich selbstständig auf andere intelligente Zähler verbreitet. Wenn

sich dann ein bösartiger Wurm auf die Zähler einer bestimmten Region

ausbreitet und zum Ziel hat, aktuelle Verbrauchsdaten zu manipulieren,

dann könnte das ganze smarte Verbrauchskonzept zum

Erliegen kommen, da dann die Energieweiterleitung nicht bedarfsorientiert

erfolgen würde und Netze lokal zusammenbrechen könnten.

Schwachstelle ist hier die derzeit fehlende interne Verschlüsselung.

So soll zwar die Übertragung übers Internet codiert werden,

allerdings ist der Schutz interner Prozesse derzeit laut einem Entwurf

des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik

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

welche hoffen, dass das BSI hier nachbessert.

Smart Meter angriffssicher machen

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

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

32 elektronik industrie 02/2013

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Embedded-Systeme

Verschlüsselungsmöglichkeiten gegen Manipulationen

abzusichern. Wie in der Folge

gezeigt wird, bieten heute Embedded-Controller

die nötigen Tools in Form von implementierten

Hardwarefunktionsblöcken.

Der angedachte intelligente und geschützte

Zähler kann vom Netzwerkstandpunkt

aus als Smart Gateway betrachtet werden,

das über die Fähigkeit eine gesicherte Verbindung

aufzubauen, verfügen muss. Das

Blockdiagramm stellt ein kostengünstiges

System dar, das auf einem Embedded-PowerPC-Controller

APM8018x von Apllied

Micro basiert. Auf Basis des bekannten

32-Bit-RISC-Core PPC405 mit einem Standardperipheriemix

aus USB + PHY, Gbit-

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

bietet der Controller des Weiteren QoS nach

802.1p und g, time-stamp-Funktion nach

IEEE-1588, IPv4 und IPv6 sowie einen

look-aside Verschlüsselungsblock, der direkt

am lokalen Prozessorbus angeschlossen

ist. Dessen Hauptfunktionen gliedern sich

in einen Coprozessor für IPSec, SSL/TLS,

sRTP, Verschlüsselung nach DES, 3DES,

AES, ARC4 sowie HASH Summenbildung

entsprechend SHA1, SHA2 oder MD5. Abgerundet

wird das Ganze durch einen Displaycontroller

mit einer Auflösung von 640

x 480 Pixel mit LVDS-Schnittstelle.

Auf Basis einer solchen Grundplattform,

die über die Schnittstellen zusätzlich über

entsprechende Connectivity-Module wie

WLAN oder ZigBee in ein lokales Netz eingebunden

werden kann, ist ein in erster Näherung

geschützter Zähler realisierbar. Geht

man aber einen Schritt weiter und stellt sich

vor, jemand mit entsprechendem Wissen

hat es geschafft, sich Zugang zum Inneren

des Smart Meters und somit zum Embedded

Linux zu verschaffen, sind Manipulationen

denkbar, die so weit führen können,

dass der Angreifer sich in den Datenverkehr

einklinkt. Um das zu verhindern, müsste

das Programm ebenfalls verschlüsselt sein

und komplett gekapselt ablaufen. Solch ein

Sicherheitserfordernis benötigt allerdings

einen etwas größer geschnittenen Baustein,

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

bieten.

APM 86692 Black Mamba

Anstatt einfach zahlreiche CPUs vom Typ

stand-alone auf einen Chip zu integrieren,

hat Applied Micro einen modifizierten Weg

eingeschlagen und es derzeit beim Dual

Core belassen und dafür dedizierte Funktionsblöcke

dem APM86682 Black Mamba

ins Silizium gegossen, von denen jeder seinen

Teil dazu beiträgt, die Aufgaben, die ein

System am meisten fordert, zu übernehmen.

Um einen Vergleich zur täglichen Arbeitswelt

zu ziehen: Das Konzept Packet Pro entlastet

die CPUs vom Tagesgeschäft, damit

sich diese sinnvolleren Aufgaben, wie der

eigentlichen Applikation, widmen können.

Der Umstand, dass die Packet-Pro-Familie,

die auf einem überarbeiteten 440er

PowerPC-Core basiert, codekompatibel zu

bestehenden PowerPC-Produkten ist, ermöglicht

die Mitnahme all dessen an Software

und Tools, was man bis dato geschaffen

oder angeschafft hat.

Mit den Dual- und Single-Core-Versionen

handelt es sich hier um eine Familie

von Bausteinen, die vom Konzept her für

Ethernet-Paketverarbeitung ausgelegt ist.

Für den Anwendungsfall Smart Meter trifft

es zwar sicherlich zutrifft, aber vom Workload

her dürfte der Baustein nicht ausgelastet

sein. Für das Problem Systemsicherheit

verfügt der Baustein aber über eine

Funktion, die im Blockdiagramm durch

ein Vorhängeschloss symbolisiert wird.

Nachdem der Arbeitsanfall überschaubar

sein dürfte, sollte die Single-Core-Version

APM86681 reichen.

In einem Trusted Management Module

(TMM) werden Funktionen dargestellt, die

genau die Sicherheitsbedürfnisse für das

Smart Meter adressieren. Ein Secure Boot

ermöglicht eine Entschlüsselung beim

Booten beziehungsweise eine Authentifizierung

der Echtheit der Software. Hierbei

wurde vor allem dem Wunsch nach Kopierschutz

von Systemsoftware und damit

dem Schutz gegen Plagiate Rechnung getragen.

Genauso ließe sich hiermit aber

auch ein System, dass vermeintlich gekapert

wurde, sicher neu starten.

Wichtig für notwendige Updates, die der

Energieversorger durchführen möchte, ist

die Möglichkeit, damit neue Images zu authentifizieren.

Runtime-Software-Integritätschecks

überwachen das System auf Integritätsverletzungen,

um dann entsprechende

Maßnahmen zu ergreifen. Eine

Hardware-Authentifizierung überwacht

die Signaturen anderer Komponenten im

System und vergleicht diese mit den erwarteten

Werten, um Schlüsse über die Hardware-Integrität

zu ziehen. Selbstredend

stehen für die dargestellten Lösungsansätze

die kompletten Ecosysteme zur Designunterstützung

zur Verfügung. (jj)

n

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500ei0213

Der Autor: Klaus Vogel ist Systems

Application & Product Manager

Semiconductor Division bei der ACAL

BFi Germany GmbH in Gröbenzell bei

München.

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Embedded-Systeme

Bild 1: Mittels SESUB

realisiertes Energiemanagement-Modul.

SESUB-Module für Smartphones

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

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

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

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

Module.

Autor: Klaus Ruffing

Smartphones sind heute einer der wesentlichen Technologietreiber

für die Miniaturisierung. Da der Energieverbrauch

dieser Geräte geradezu sprunghaft ansteigt, wird

die Batterie immer größer. Nicht nur die Mikroprozessoren

benötigen mehr Strom, auch die von den Anwendern geforderten,

bildschirm-gestützten Funktionen fordern ihren Tribut. Die

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

Bauelemente kleiner werden.

Künftig müssen Smartphones – zusätzlich zu den heute üblichen

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

LTE (Long-Term Evolution) unterstützen. Dadurch

entsteht ein zusätzlicher Bedarf an miniaturisierten Bauelementen

wie etwa SAW-Filtern, Duplexern, Induktivitäten, Kondensatoren

oder Leistungsverstärkern. Von den Herstellern der Smartphones

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

dabei, die kompakten Abmessungen der Geräte – allen voran deren

Höhe – zumindest beizubehalten. Vor diesem Hintergrund ist

mittlerweile die Bauhöhe von miniaturisierten Komponenten zu

einem entscheidenden Kriterium für den Markterfolg geworden.

Mit seiner SESUB-Technologie leistet TDK gerade in diesem

Punkt einen wertvollen Beitrag.

SESUB – Modulbauweise für die Miniaturisierung

SESUB ist eine innovative Substrattechnologie, basierend auf patentierten

Verfahren von TDK. Damit lassen sich Halbleiter-Chips

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

verringert wurde. TDK hat zahlreiche Verfahren entwickelt, um

selbst komplexe Bauelemente prozesssicher integrieren zu können.

Die Gesamthöhe des Substrats beträgt einschließlich der integrierten

Halbleiter-Chips nur 300 µm (Bild 2).

In den SESUB-Modulen können auch mehrere Halbleiterbauelemente

Seite an Seite eingebettet werden. So entstehen multifunktionale

und äußerst kompakte Module, wie sie Designer und

Entwickler von fortschrittlichen und von Konsumenten begehrten

Geräten gesucht werden. Zusätzlich erforderliche, diskrete passive

als auch aktive Bauelemente können oben auf das Substrat bestückt

werden. Um die Integrationsdichte noch weiter zu erhöhen, sollen

in einem nächsten Schritt auch dünne passive Bauelemente in das

Substrat integriert werden.

Sehr gutes thermisches und elektrisches Verhalten

Ein weiterer Vorteil der SESUB-Module ist ihr gutes thermisches

Verhalten. Da der IC vollständig eingebettet und auf allen Seiten

vom Substrat umgeben ist, wird die Abwärme des Halbleiters über

die gesamte Oberfläche abgeführt. Die Substratlagen wiederum

beinhalten mikro-strukturierte Leitungswege aus Kupfer, die die

Abwärme homogen und effizient verteilen. Mit diesem äußerst guten

thermischen Verhalten bieten sich SESUB-Module insbesondere

für das Energiemanagement, als Sende- und Empfangseinheit,

für Prozessoren oder als Leistungsverstärker an, also für alle

wesentlichen Komponenten eines Smartphones. Im Vergleich zwischen

einer diskret aufgebauten Lösung und einem SESUB-Modul,

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

rund 7 K geringere Oberflächentemperatur des Halbleiters.

34 elektronik industrie 02/2013

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Embedded-Systeme

Dank der abgesenkten Oberflächentemperatur kann man beim

Design und in der Fertigung des Halbleiters bisweilen auf preiswerte

Verfahren zurückgreifen. Auch auf das EMV-Verhalten

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

Verbindungswege innerhalb des Substrats wie eine Abschirmung

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

elektrischen Verbindungswege innerhalb des Substrats führen

auch zu einer verbesserten Unterdrückung von Störeffekten

und erhöhen damit die Betriebssicherheit des Gesamtsystems. Ein

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

und ausgereiftes Subsystem erhalten und damit deutlich weniger

Aufwand in ihre eigene Entwicklungsarbeit stecken müssen.

Bild 2: Schnitt durch ein SESUB-Substrat.

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

Auf einen Blick

Noch flachere diskrete Bauelemente

Entwickler und Hersteller von Smartphones profi tieren nicht nur ausschließlich

von der wegweisenden, patentierten SESUB-Modul-Technologie,

die auf der Technologiekompetenz von TDK und von Epcos

basiert. Zusätzlich dazu ermöglicht die fortschrittliche Dünnfi lm-Technologie

von TDK die Herstellung von noch fl acheren diskreten Bauelementen

für Smartphones.

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604ei0213

Zusätzliche Umverdrahtungslagen werden überflüssig

SESUB bietet eine elegante Lösung für eine der größten Herausforderungen

zukünftiger, hochkomplexer Halbleiterschaltungen: Wie

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

werden Beständig entwickelt die Halbleiterindustrie neue

Technologien, um die Prozessgeometrien weiter zu verfeinern. Lag

die Strukturbreite von Hochfrequenzschaltungen gerade noch bei

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

bereits Strukturen mit 28 nm. Als Folge dieses Trends zu

kleineren Strukturbreiten werden auch die Lötpunkte der Chips

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

Um diese filigranen Lötpunkt-Raster für das wesentlich gröbere

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

umzuverdrahten, werden in den Chips standardmäßig mehrere

kostspielige Umverdrahtungslagen (Redistribution Layers, RDLs)

verwendet. SESUB kann mit seinen hauchdünnen Substratlagen,

den mikro-strukturierten Leiterbahnen und seinen Vias, die Aufgabe

des Umverdrahtens übernehmen (Bild 3). ICs können dann

ohne eigene RDLs entwickelt werden, wodurch sich die Größe der

ICs auch weiter verringern lässt. SESUB ermöglicht damit Module

und SiPs mit deutlich reduzierten Abmessungen: Allen voran die

Bauhöhe lässt sich um rund 35 Prozent verringern, beispielsweise

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

3D-Integrationsplattform für miniaturisierte Module mit hohem

IC-Anteil.

Vielseitig einsetzbare Integrationsplattform

Das erste in SESUB-Technologie realisierte Modul übernimmt das

komplette Energiemanagement für Mobiltelefone und andere

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

PMU-Moduls (Power Management Unit) bilden zwei eingebettete

ICs, die alle Energiefunktionen eines Smartphones steuern.

Mit einer Fläche von 11 x 11 mm² benötigt das kompakte

Modul 60 Prozent weniger Platinenfläche als eine vergleichbare,

diskret aufgebaute Lösung. Trotz der geringen Einbauhöhe von

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

Smartphones optimierte Modul verfügt über folgende Einheiten:

■ Fünf Schaltregler mit einer Schaltfrequenz von 4,4 MHz

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

■ Rückwärts-geregelter Aufwärtswandler für die Blitz-LED der

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

■ 23 rauscharme Spannungsregler, jeweils mit geringen Aussetzfehlern

bei gleichzeitig geringem Versorgungsspannungsdurchgriff

und damit hohem PSRR (Power Supply Rejection Ratio)

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

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

Ein weiteres Beispiel für Bauelemente in SESUB-Technologie ist

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

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

vereint und zudem sehr gutes EMV-Verhalten aufweist.

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

der Oberfläche montiert. Beim SESUB-Modul hingegen ist der

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

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

und Bauelemente in SMD-Technologie werden auf der Oberfläche

des Moduls montiert. Mit seinen Abmessungen von gerade einmal

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

niedrige Bauhöhe auf, sondern es beansprucht dazu rund 45 Prozent

weniger Platinenfläche als vergleichbare, in konventioneller

Laminat-Technik aufgebaute Module. (ah)


Bilder: Epcos

Bild 4: Quad-Band-Connectivity-Modul.

Der Autor: Klaus Ruffing ist Executive Vice President,

SAW IT / PMU bei Epcos .

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


Embedded-Systeme

JESD204B oder serielle LVDS

Überlegungen zu breitbandigen Wandler-Applikationen

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

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

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

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

Schnittstelle reduziert.

Autor: George Diniz

Neue Anwendungen sowie Weiterentwicklungen bestehender

Lösungen bewirken einen steigenden Bedarf an Breitband-Wandlern

mit immer höheren Abtastfrequenzen

und Auflösungen. Die Übertragung von Daten aus und in

diese Breitband-Wandler hinein stellt ein signifikantes Entwicklungsproblem

dar, weil die begrenzten Bandbreiten bestehender

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

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

Hinblick auf die Interconnect-Dichte zunehmend erhöht. Die Herausforderung

besteht im Routing einer großen Zahl schneller Digitalsignale,

wobei gleichzeitig das elektrische Rauschen beherrscht

werden muss. Durch die Verfügbarkeit von Breitband-Wandlern,

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

aufweisen, lassen sich einerseits das Leiterplattenlayout

vereinfachen und andererseits bei gleicher System-Performance

Produkte mit kleinerem Formfaktor entwickeln.

Die Märkte verlangen unaufhörlich Systemprodukte mit immer

mehr Leistungsmerkmalen und höherem Funktionsumfang sowie

ständig höherer Leistungsfähigkeit. Dies treibt den Bedarf an höheren

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

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

darauf, dass System-OEMs die datenintensiven Anforderungen

ihrer kommenden Produktgenerationen erfüllen möchten, zu einem

begrenzenden Faktor geworden. Die serielle Schnittstellenspezifikation

JESD204B wurde speziell entwickelt, um dieses Problem

zu lösen. Sie adressiert daher insbesondere diese kritische

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

GA-Interconnect-Konfigurationen gemäß JESD204A/B.

Bedeutende Endsystem-Applikationen, welche die Entwicklung

dieser Spezifikation treiben, sowie der Unterschied zwischen serieller

LVDS- und JESD204B-Schnittstelle sind Gegenstand des weiteren

Beitrags.

Bild: Andrea Danti - Fotolia.com

36 elektronik industrie 02/2013

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Embedded-Systeme

Bilder: Xilinx

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

Interconnect-Konfigurationen mit

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

darunter eine DAC-Applikation.

Anwendungen für JESD204B

Wireless-Infrastruktur-Transceiver: OF-

DM-basierte Technologien wie LTE, die in

heutigen Transceivern für die Mobilfunk-

Infrastruktur eingesetzt werden, nutzen in

FPGAs oder System-on-Chip-Bauteilen

implementierte DSP-Blöcke, um Elemente

von Antennen-Arrays zu treiben und Signale

für die Mobiltelefone aller Mobilfunkkunden

zu erzeugen. Jedes Array-Element

kann verlangen, dass pro Sekunde Hunderte

von Megabyte Daten zwischen FPGAs

und Wandlern im Übertragungs- oder

Empfangsmode "bewegt" werden.

Software-defined Radios: Heutige Software-defined

Radios arbeiten mit modernen

Modulationsverfahren, die On-the-Fly

rekonfiguriert werden können und schnell

zunehmenden Kanalbandbreiten, um beispiellos

hohe drahtlos übertragene Datenraten

zu liefern. Effiziente FPGA-zu-

Wandler-Schnittstellen mit geringer

Stromaufnahme und nur wenigen Pins im

Antennenpfad spielen eine wichtige Rolle

und müssen bestimmte Kriterien hinsichtlich

ihrer Leistungsfähigkeit erfüllen. Software-defined

Radio-Architekturen sind

ein wesentlicher Teil der Transceiver-Infrastruktur

für Multicarrier, Multimode Wireless-Netzwerke,

die GSM, EDGE, W-

CDMA, LTE, CDMA2000, WiMAX und

TD-SCDMA unterstützen.

Medizinische Imaging-Systeme: Bildgebende

Systeme für die Medizin, darunter

Ultraschall- und CT-Geräte sowie Kernspin-Tomografen

(MRIs) und anderes

Equipment erzeugen Daten auf vielen Kanäle,

die durch einen Datenwandler zu FP-

GAs oder DSPs gelangen. Ständig steigende

I/O-Zahlen treiben die Anzahl an Bauteilen

sowie die Komplexität in die Höhe,

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Auf einen Blick

Weniger Interconnects

Der serielle Schnittstellenstandard JES-

D204B reduziert die Zahl digitaler Ein- und

Ausgänge zwischen High-Speed-Wandlern

und FPGAs sowie anderen Bauteilen. Durch

weniger Interconnects vereinfacht sich das

Layout und es wird möglich, Produkte mit

kleinerem Formfaktor zu realisieren (Bild 3).

Diese Vorteile sind für eine Reihe von

schnellen Wandler-Applikationen wichtig.

Dazu gehören Transceiver für die Mobilfunk-Infrastruktur,

Software-defi ned Radios,

bildgebende Systeme für die Medizin sowie

Radar und sichere Kommunikation.

Analog Devices ist von Anfang an aktives

Mitglied im JESD204 Standards Committee

und hat konforme Wandlertechnologie,

Tools und ein umfangreiches Produktangebot

mit zugehöriger Roadmap entwickelt.

infoDIREKT

502ei0213

indem sie den Einsatz von Interposern

verlangen, um FPGA- und Wandler-Pinout

aufeinander abzustimmen. Dies erhöht die

Kosten und die Komplexität des Kundensystems.

Eine effizientere Lösung ermöglicht

das JESD204B-Interface.

Radar und sichere Kommunikation: Zunehmend

höher entwickelte Pulsstrukturen

bei den heutigen fortschrittlichen Radarempfängern

treiben die Signalbandbreiten

in Richtung 1GHz und höher. Die

neuesten Generationen von AESA-Radarsystemen

(Active Electronically Scaled Array)

können Tausende von Elementen haben.

SERDES-basierte serielle Schnittstellen

mit hoher Bandbreite sind erforderlich,

um die Datenwandler der Array-Elemente

an die FPGAs oder DSPs, die eintreffende

Datenströme verarbeiten und ausgehende

erzeugen, anzuschließen.

Seriell-LVDS oder JESD204B

Um die beste Auswahl zwischen Wandlerprodukten,

die entweder LVDS oder die

unterschiedlichen Versionen der seriellen

Interface-Spezifikation JESD204 nutzen, ist

ein Vergleich der Leistungsmerkmale und

Fähigkeiten beider Schnittstellen nützlich

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

Unterschied zwischen LVDS und

JESD204 bezüglich der Lane-Datenrate

festzustellen. JESD204 unterstützt gegenüber

LVDS mehr als die dreifache serielle

Link-Geschwindigkeit pro Lane. Beim Vergleich

der High-Level Leistungsmerkmale

wie Multi-Device Synchronisierung, deter-

LTM288X-Series

Isolated µModule Transceivers

LTM2881 Isolated RS485 + 1W Power

3.3V or 5V

RO

DI

ON

3.3V or 5V

Isolated

Power

LTM2881

Galvanic Isolation

REG

Applications

Isolated Power REG

• Isolated RO RS485/RS422 Interface

3.3V or 5V

• Industrial Networks

Isolated Power REG

DI

• Breaking RS485 Ground Loops

LTM2882

• Isolated T1IN ON

PROFIBUS-DP Networks

R1OUT

T2IN

LTM2882 R2OUT Dual Isolated RS232 µModule

R2IN

3.3V or 5V

3.3V or 5V

RO

DI

T1IN

3.3V or 5V

R1OUT

ON

T2IN

R2OUT

SPI or

LTM2881

Galvanic Isolation

LTM2882

LTM2881Isolated Power REG

Galvanic Isolation REG

LTM2883

REG

Galvanic Isolation

Applications

I3.3V 2 C Bus or 5V

Isolated Power REG

• Isolated RS232 Interface

Galvanic Isolation

• Industrial 3.3V or 5V LTM2882

T1IN Communication

• Test and Measurement

Isolated Power REG

R1OUT

Equipment

T2IN

REG

• Breaking RS232 Ground Loops

R2OUT

LTM2883

Isolated Power REG

Galvanic Isolation

Isolated

Power

REG

REG

SPI or

LTM2883 SPI/Digital or I 2 I 2 SPI or

C Bus

C µModule

Isolator + Power

3.3V or 5V

SPI or

I 2 C Bus

Galvanic Isolation

Galvanic Isolation

Isolated Power REG

REG

LTM2883

REG

Galvanic Isolation

Applications

• Isolated SPI or I 2 C Interfaces

• Industrial Systems

• Test and Measurement Equipment

• Breaking Ground Loops

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5V

5V

5V

T1OUT

R1IN

T2OUT

5V

SPI or

I 2 C Bus

5V

RS485/

RS422

Bus

RS485/

RS422

Bus

RS232

BUS

RS485/

5V RS422

Bus

T1OUT

R1IN

5V RS232

T2OUT BUS

R2IN12.5V

-12.5V

T1OUT

R1IN5V

T2OUT 12.5V

R2IN

-12.5V

I 2 C Bus

5V

12.5V

-12.5V

SPI or

I 2 C Bus

RS232

BUS


Embedded-Systeme

Bilder: Analog Devices

Bild 2: Herausforderungen

beim

Systemdesign und

den Interconnects

mit parallel CMOS

oder LVDS.

Bild 3: Der

JESD204-Standard

mit seiner seriellen

High-Speed

I/O-Fähigkeit

vereinfacht das

Layout der System-

Leiterplatte.

ministische Latenz und Harmonische Taktung ist JESD204B das

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

Breitband-Wandler verlangen, die wiederum empfindlich

gegenüber deterministischer Latenz über alle Lanes und Kanäle

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

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

LVDS-Überblick

Low-Voltage Differential Signaling (LVDS) ist die herkömmliche

Methode zur Verbindung von Datenwandlern mit FPGAs oder

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

und einen geringeren Energieverbrauch als die bestehenden

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

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

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

1990er Jahren gestiegen. Der Standard wurde mit der Veröffentlichung

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

LVDS arbeitet mit differenziellen Signalen mit kleinen Spannungshüben

für die schnelle Datenübertragung. Der Transmitter

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

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

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

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

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

durch simultanes Schalten erzeugte Rauschspitzen und potenzielle

elektromagnetische Interferenzen zu eliminieren, die manchmal

auftreten, wenn bei massebezogenen Technologien Transistoren

ein- und ausgeschaltet werden. Die differenzielle Eigenschaft von

LVDS bietet auch eine beachtliche Immunität gegenüber Gleichtaktrauschquellen.

Der Standard TIA/EIA-644-A empfiehlt eine

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

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

voraussagt.

Der enorme Anstieg der Zahl und Geschwindigkeit von Datenkanälen

zwischen FPGAs oder DSPs und Datenwandlern, insbesondere

in den oben beschriebenen Applikationen, hat mehrere

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

Bandbreite einer differenziellen LVDS-Leitung ist in der realen

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

schafft dies die Notwendigkeit für eine erhebliche Zahl an PCB-

Interconnects mit hoher Bandbreite, von denen jede eine potenzielle

Fehlerquelle darstellt. Die große Zahl an elektrischen Verbindungen

auf dem Board (Traces) erhöht auch die Komplexität der

Leiterplatte oder den Formfaktor des Produkts. Dies wiederum

führt zu höheren Entwicklungs- und Herstellungskosten. In manchen

Anwendungen wird die Wandler-Schnittstelle zum begrenzenden

Faktor beim Erreichen der erforderlichen System-Performance

in nach Bandbreite hungrigen Anwendungen.

JESD204B-Überblick

Der serielle Schnittstellenstandard JESD204 für Wandler wurde

vom JEDEC Solid State Technology Association Committee JC-16

für Interface-Technologie geschaffen. Dabei verfolgte man das

Ziel, für Datenwandler eine serielle Schnittstelle mit höheren Geschwindigkeiten

zu realisieren, um die Bandbreite erhöhen und die

Zahl der digitalen Ein- und Ausgänge zwischen schnellen Wandlern

und anderen Bauteilen reduzieren zu können. Der Standard

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

auf. Diese macht Frame Clock und Daten Clock überflüssig und

ermöglicht die Kommunikation über einzelne Leitungspaare mit

wesentlich höherer Geschwindigkeit.

2006 hat die JEDEC die Spezifikation JESD204 für eine einzelne

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

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

auf der Leiterplatte nicht kalibrieren muss, um

Laufzeitverzögerungen des Taktsignals (Clock Skew) zu vermeiden.

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

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

JESD204A, veröffentlicht 2008, bietet zusätzlich Unterstützung

für mehrere zeitlich ausgerichtete (Time-aligned) Datenverbindungen

und Lane-Synchronisierung. Diese Verbesserung ermöglicht

den Einsatz von Wandlern mit höherer Bandbreite und mehreren

synchronisierten Wandlerkanälen. Dies ist besonders wichtig

bei Transceivern für die Mobilfunk-Infrastruktur, wie sie in

Mobilfunk-Basisstationen eingesetzt werden. JESD204A bietet

auch Unterstützung bezüglich der Synchronisierung mehrerer

Bauteile. Nützlich ist dies bei Geräten wie bildgebende Systeme für

die Medizin, die viele ADCs enthalten.

JESD204B, die dritte Revision der Spezifikation, erhöht die maximale

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

hinzubekommen. Dadurch wird der Synchronisierungsstatus zwischen

Empfänger und Transmitter übermittelt. Harmonisches

Clocking, ebenfalls mit JESD204B eingeführt, ermöglicht es, mit

deterministischer Phasenlage ein schnelles Wandlertaktsignal aus

einem langsameren Eingangstaktsignal zu gewinnen. (jj) n

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

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

38 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Embedded-Systeme

Höhere Rechenleistung und Grafikperformance

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

Bild: Comp-Mall

Der Betriebstemperaturbereich des neuen

Industrie-Mini-ITX-Motherboard, Modell

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

Mit dem neuen Industrie-Mini-ITX-Motherboard,

Modell Kino-AH611, stellt

Comp-Mall einen kostenoptimierten Single-Board-Computer

/ Industrie-Motherboard

für stromsparende 35-W-Prozessoren

der dritten Generation mit Intel-H61-

Chipsatz vor. Gegenüber den Prozessoren

der zweiten Generation konnten Rechenleistung

und Grafikperformance verbessert

werden. Auch Multi-Screen-Installationen

mit gleichzeitiger Medienwiedergabe auf

zwei unabhängigen Displays sind möglich.

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

zahlreichen Schnittstellen und der Langzeitverfügbarkeit

unterscheidet sich das

Modell Kino-AH611 in vielen Bereichen

von typischen kommerziellen Motherboards.

Haupteinsatzbereiche sind Überwachungssysteme,

medizinische Bilddarstellung,

Gaming, Infotainment, Kiosk/

POS und die industrielle Automation. Das

Motherboard verfügt über einen LGA1155-

Sockel und zwei 240 pin Speicherbänke für

Dual Channel 1333/1066 MHz DDR3

SDRAM, bis maximal 16 GByte. Für Speichermedien

sind als Schnittstelle 3 x SATA

3Gbit/s vorhanden. Die zwei unabhängigen

Displays werden über zwei HDMIund

über zwei VGA-Schnittstellen angeschlossen.

Ein Steckplatz für die optionale

TPM-V1.2- (Trusted Platform Module)

Funktion ist ebenfalls integriert. Erweiterungskarten

lassen sich über einen PCIe

x16-Steckplatz und auch über einen PCIe-

Mini-Card-Slot einbinden. (ah) n

infoDIREKT

632ei0213

Datenintensive CompactPCI-Serial-Anwendungen

Industrial-Ethernet-Switch

Die neuen robusten Ethernet-Switche

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

von MEN Mikro Elektronik

können als verwaltete (managed) oder

unverwaltete (unmanaged) Version, in

Multiprocessing-Systemen mit hohem Datenvolumen

oder für die vielseitige Ein-/

Ausgabe eingesetzt werden. Frontseitig

bieten sie drei Gigabit-Ethernet-Ports über

RJ45- oder robuste M12-Stecker. Der G302

verfügt über eine Service-Schnittestelle an

der Front, zugänglich über einen M12-Stecker.

Von den insgesamt 16 möglichen

Ethernet-Ports können bis zu drei Ports

frontseitig herausgeführt werden. Versionen

mit nur vier, acht oder 12 Ports sind

ebenfalls realisierbar. Werden alle Ports auf

der Backplane angesteuert, kann die Karte

auch in einem Conduction-Cooling-Rahmen

untergebracht werden. Dank CompactPCI

Serial kann der G302 oder der

G303 in einem Peripherie-Slot stecken und

typische Aufgaben für die Vernetzung externer

Geräte übernehmen, ohne zusätzlichen

Softwareaufwand. Durch die Full-

Mesh-Architektur von CompactPCI Serial

kann der Switch auch im System-Slot untergebracht

werden, wodurch mühelos leistungsstarke

Multicomputer aufgebaut werden

können, deren CPU-Karten in den

Die neuen Switches verfügen rückseitig über bis

zu 16 Gigabit-Ethernet-Ports.

Peripherie-Slots stecken – eine sehr gute

Lösung, insbesondere für anspruchsvolle

Industrieanwendungen. (ah)

n

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630ei0213

Bild: MEN Mikro Elektronik

Embedded Solutions

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Embedded-Systeme

Bilder: © Klaus The. - Fotolia.com

Zehn-Gigabit-Ethernet-Switching

Mit Standard-Switch-Modulen individuelle Applikationen realisieren

Räumlich verteilte Geräte haben unter rauen Umgebungsbedingungen unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen

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

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

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


Autor: Reiner Grübmeyer

Die fortschreitende Entwicklung in der IT-Netzwerktechnologie

ermöglicht immer höhere Bandbreiten: Zehn Gigabit

wird mehr und mehr zum Standard und 40 Gigabit steht

bereits in den Startlöchern. In weniger als fünf Jahren werden

sogar 100 Gigabit verfügbar sein. Diese neuen Bandbreiten bieten

Entwicklern die Möglichkeit, neue Applikationen zu entwickeln

beziehungsweise bestehende Anwendungen zu verbessern, um Da-

ten immer schneller zu erfassen, zu verarbeiten und weiterzuleiten.

Allerdings sind die meisten Plattformen, die diese massiven

Bandbreiten verarbeiten können, in der Regel für Racksysteme in

Serverräumen entwickelt worden. Diese IT-Technologie erfüllt jedoch

nicht die Anforderungen von rauen Umgebungsbedingungen.

Zwar gibt es im Embedded-Segment auch bezugsfertige Standardprodukte,

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

40 elektronik industrie 02/2013

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Embedded-Systeme

Auf einen Blick

Hochverfügbare Switches

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

ESC2404 beschleunigen die Entwicklung applikationsspezifi scher,

hochverfügbarer Switches. Mit diesen applikationsfertigen Building

Blocks für das Ethernet Switching lassen sich die Entwicklungskosten

für System-Designs mit individueller mechanischer Ausprägung stark

senken. Der physikalische Footprint ist standardisiert, Anzahl und

Auslegung der Interfaces sind skalierbar und bis hin zum Managementsystem

für die Auslegung des Switches ist alles bereits applikationsfertig

vorintegriert.

infoDIREKT www.all-electronics.de

602ei0213

Mit Switching-Core-

Modulen lassen sich

individuelle, hochqualitative

1/10 Gigabit-

Managed-Ethernet-

Switching-Systeme mit

einer skalierbaren

Anzahl an Schnittstellen

schnell und

effizient umsetzen.

Kontron hat die Kernfunktionalitäten seines

umfangreichen slot-basierten Switch-Portfolios

extrahiert und nun in die neuen Switch-Module

implementiert.

Bilder: Kontron

Produkte, wie beispielsweise modulare ATCA-, MicroTCA- oder

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

Slot-basierte Systeme entwickelt und nicht für kompakte System-

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

in einer kompakten Box anbieten oder eine

Kombination aus Switching und Datenverarbeitung.

Solche dezentral verteilten Switch-Designs finden beispielsweise

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

oder Video-Überwachungssystemen. Weitere Anwendungsbereiche

sind Entertainment-Systeme, die Passagieren

Breitband-Internetzugänge und HD-Videostreams bedarfsgerecht

bereitstellen. Auch im Bereich der industriellen Automatisierung

werden zunehmend mehr dezentrale, kompakte und robuste

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

zwischen den einzelnen Ethernet-Devices und

dem Host zu minimieren.

Dabei weisen diese dedizierten Applikationen sehr unterschiedliche

Anwendungsanforderungen auf. Folglich fallen auch die Anforderungen

an die Konfiguration sehr individuell aus: So benötigen

sie unter anderem eine dedizierte Anzahl an Ethernet-Interfaces.

Auch die physische Ausprägung dieser Schnittstellen variiert

zwischen Kupfer oder Glasfaser sowie vom Standard-RJ45-Stecker

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

sollte die dedizierte Switching-Funktionalität entsprechend den

Anforderungen der jeweiligen Applikation konfigurierbar sein.

Des Weiteren stellen auch die rauen Einsatzbedingungen besondere

Anforderungen an die eingesetzten Switches – etwa Staub und

Feuchtigkeit, extrem hohe oder niedrige Temperaturen sowie Stöße

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

Applikationen möglichst effizient bedienen

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

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

also genau die benötigte Flexibilität, um die Schnittstellen über ein

Carrierboard individuell zu diversifizieren. Außerdem integrieren

sie grundlegende Switching-Funktionalitäten auf einem standardisierten

Footprint. Bezogen werden können sie inklusive der benötigten

Firmware und allem anderen was benötigt wird. Damit kann

ein einzelnes Standard-Modul beispielsweise die Plattform für eine

ganze Reihe unterschiedlicher Konfigurationen bilden. Und da die

grundlegenden Funktionalitäten des Switches und damit der entscheidende

Teil der gesamten System-Entwicklung bereits applikationsfertig

verfügbar sind, können Entwickler durch den Einsatz

solcher Switches-on-Modules Designaufwendungen in Höhe von

mehreren Hunderttausend Euro einsparen.

Computer-on-Module als Herzstück

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

ist es am effizientesten, eine bereits bestehende

Technologie zu verwenden. So können Entwickler bewährte

Design-Richtlinien für dedizierte Designs nutzen und sich dabei

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

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

und außerdem auch an Investitionssicherheit. Nach

sorgfältiger Prüfung der verschiedenen Spezifikationen für Module

und Mezzanine-Karten ergab sich, dass die mechanische Auslegung

der COM-Express-Spezifikation der ideale Ausgangspunkt

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

ist. Die unterschiedlichen COM-Express-Formfaktoren

ermöglichen es, jede auf dem Markt erhältliche Switch-

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

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41


Embedded-Systeme

Das Carrierboard beschleunigt die applikationsspezifische

Entwicklung individueller robuster non-blocking,

fully managed L2/L3 Ethernet Switches.

Robuste Gehäuse

und Konnektoren.

Die robusten Gehäuse sind

besonders widerstandsfähig.

Die robusten Gehäuse

eignen sich für raue

Umgebungsbedingungen.

so wie die Befestigungs-Technologie. Alle anderen Aspekte sind

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

COM Express-Design-Richtlinien wiederverwenden

Die grundlegenden physikalischen Spezifikationen von COM Express

wurden also übernommen, um eine Spezifikation für eine

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

Design-Richtlinien für Carrierboards können Entwickler, die mit

dieser Spezifikation vertraut sind, für ihre individuelle Switching-

Technologie einfach übernehmen. Zudem ermöglicht die Spezifikation

eine hohe Skalierbarkeit für neue Switch-Familien innerhalb

der verschiedenen Switch-Prozessorreihen. Dadurch ist gewährleistet,

dass bestehende Technologien und bereits geleistete

Entwicklungsaufwendungen in hohem Maße weiterverwendet

werden können. All dies öffnet den bislang proprietären Markt für

Switches auf Boardlevel nun in Richtung standardbasierte COTS-

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

wiederverwerten kann.

Ein Kern für alle Applikationsfälle

Durch den Einsatz von identischen Building Blocks können

nämlich auch die Hersteller der Basis-Technologien profitieren,

indem sie ihn für jeden Embedded-Formfaktor wiederverwenden,

wie etwa für ATCA, MicroTCA, CompactPCI oder VME

und VPX. Kontron hat dies umgesetzt und die Kernfunktionali-

täten seines umfangreichen slot-basierten Switch-Portfolios extrahiert

und in die neuen Switch-Module implementiert. Diese

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

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

wird.

Software als größte Herausforderung

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

riesigen Software-Ökosystem. Dieses hilft zum Beispiel dabei,

selbst deterministische Versionen mit Echtzeitfähigkeit gemäß IE-

EE802-Standard zu entwickeln. Die breite Software-Unterstützung

ist ein sehr wichtiger Punkt. Denn selbst wenn Entwickler durch

den Switch-Modul-Standard hardwareseitig bereits von viel Entwicklungsaufwand

entlastet werden, gibt es bei der Implementierung

eines Switches immer noch einige Herausforderungen zu

meistern. Dies ist nämlich nicht nur eine Frage der geforderten

Bandbreite oder der Zahl der Schnittstellen: Die größte Herausforderung

ist vielmehr die softwarebasiert-managed und echtzeitfähige

Switching-Software selbst.

Und genau hier liegt auch der wesentlicher Punkt, der gegen

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

spricht: Der größte Teil der Entwicklungskosten liegt bei der

Software und diese Firmware wird komplett vorintegriert mitgeliefert

und sie kann vom Modulhersteller bedarfsgerecht angepasst

werden.

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

den Einsatz in anspruchsvollen Applikationen,

in denen individuelle Switch-Designs gefragt

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

3-Management, einen erweiterten Temperaturbereich

sowie zuverlässige Zehn-Gigabit- und

Ein-Gigabit-Ethernet-Konnektivität – ganz

gleich ob optisch oder über Kupferkabel. Auf

dieser Basis können individuelle 1/10-Gigabit-

Managed-Ethernet-Switching-Systeme mit hoher

Qualität und Langzeitverfügbarkeit schnell

und effizient umgesetzt werden. Entwickler und

Systemintegratoren erhalten zusätzlich Unterstützung

bei der applikationsspezifischen Auslegung

und Firmware-Anpassung. Dadurch lässt

sich auf Basis nur einer Switch-Modul-Plattform

die ganze Bandbreite individuell ausgeprägter

Applikationen realisieren. Und das wichtigste:

quasi alles dafür Notwendige steht bereits zur

Verfügung oder kann von Kontron oder seinen

Partnern entwickelt werden. (ah)

n

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

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

Der Autor: Reiner Grübmeyer ist Global Product Line

Manager bei Kontron, Eching.

42 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Embedded-Systeme

Bild: EKF

Vielfältige Erweiterungsmodule

CompactPCI-Serial-CPU-Baugruppe

Auf der Embedded World stellt EKF die

Zentraleinheit für native CompactPCI-Serial-Systeme

vor. Der SC1-Allegro ist eine

leistungsstarke 3HE/4TE-CPU-Karte mit

einer äußerst umfangreichen Ausstattung,

bestückt mit einem Intel-Core-Mobile-

Prozessor der dritten Generation (i7 Ivy

Bridge + ECC).

In der Frontplatte befinden sich jeweils

zwei Gigabit-Ethernet-Buchsen, sowie

USB 3.0- und DisplayPort- (mDP) Anschlüsse.

Verfügbar sind bis zu 16 Gigabyte

RAM mit ECC-Fehlerkorrektur. Acht-Gigabyte-Speicher

sind direkt aufgelötet für

erhöhte Anforderungen, weitere acht Gigabyte

können über einen Speichersockel

nachgerüstet werden.

Optional ist ein Aufsteckmodul mit zwei

mSATA SSDs lieferbar, welches als schneller

RAID-Massenspeicher dient. Die Rückwand-Steckverbinder

entsprechen der

PICMG-CompactPCI-Serial-System-Slot-

Spezifikation. Unter Beibehaltung der mechanischen

Kompatibilität zu CompactPCI

Classic, definiert CompactPCI Serial

(PICMG CPCIS.0) eine moderne Steckerbelegung,

basierend auf den schnellen seriellen

Schnittstellen PCI Express, SATA,

Gigabit-Ethernet und USB3.

Ein System-Slot-Controller wie der SC1-

Allegro verfügt über sechs High-Speed-

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

www.elektronik-industrie.de

Rückwand-Steckverbinder P1 bis P6 und

bildet das Herz des Systems. Die passive

Backplane verteilt jeweils eine definierte

Untermenge von I/O-Kanälen auf die bis

zu acht Peripheral Slots eines Compact-

PCI-Serial-Systems.

Für eine typische CompactPCI-Serial-

Peripheral-Slot-Karte wird nur der Backplane-Steckverbinder

P1 verwendet. Dieser

Steckverbinder beinhaltet PCIe-, SA-

TA- und USB-Signale. Daraus ergibt sich

ein übersichtliches und und auch ein kostengünstiges

Design. Für I/O-Boards mit

hohem Durchsatz stehen bis zu acht PCIe

Lanes auf den sogenannten Fat-Pipe-

Steckplätzen zur Verfügung. Der SC1-Allegro

ist ausgelegt als Controller für reinrassige

CompactPCI-Serial-Systeme und

versorgt die Backplane mit 20 x PCI Express

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

Gigabit-Ethernet.

Für lokale Erweiterungen stehen High-

Speed-Steckverbinder zur optionalen

Aufnahme eines Mezzanine-Moduls oder

eines Side-Boards zur Verfügung. Zahlreiche

Aufsteckmodule für eine Vielzahl von

Zusatzfunktionen sind erhältlich, angefangen

bei klassischen RS-232-Ports bis

hin zu PCI-Express-basierenden I/O-

Controllern für zusätzliche SATA-, USB

3.0- und Gigabit-Ethernet-Anschlüsse

und einem dritten Video-Ausgang.

Die meisten Side

Cards erlauben zudem

die Montage eines

2,5-Zoll-SATA-Laufwerks.

In Verbindung

mit einem Side-Board ist

der SC1-Allegro als

Montageeinheit mit

8-TE-Frontplatte erhältlich.

Alternativ sind jedoch

auch zusätzlich flache

Massenspeichermodule

mit mSATA oder

mit MicroSATA SSD zu

bekommen, die sich mit

dem 4-TE-Profil begnügen

und dabei dennoch

ausreichend Platz für die

Installation jedes üblichen

Betriebssystems

bieten. (ah)

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Embedded-Systeme

Das Wind River Embedded Development Kit enthält drei

CodeMeter-Komponenten von Wibu-Systems.

Bild: Spectral-Design - Fotolia.com

Embedded Development Kit

Schritt für Schritt zu geschützten VxWorks-Anwendungen

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

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

Piraterie, Reverse-Engineering und Angriffe schützen.

Autor: Oliver Winzenried

Dabei verhindern sie Manipulationen ihres Codes, booten

sicher das VxWorks-Betriebssystem und führen ihre Anwendungen

sicher aus. Flexible Abrechnungsmodelle wie

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

die Herstellern neue Geschäftsmodelle für ihre Geräte und

Maschinen ermöglichen.

Die Softwareschutzlösung CodeMeter von Wibu-Systems wurde

speziell für VxWorks erweitert. Wind River-Kunden nutzen das

Verschlüsselungstool AxProtector für VxWorks. Dabei wurde

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

dass der Anwender ohne zusätzliche externe Tools sofort

seinen Code schützen kann.

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

mit passenden CmDongles zeigen dem Entwickler die unterschiedlichen

Einsatzmöglichkeiten der folgenden Funktionen:

■ Softwareschutz gegen Kopieren der Software auf andere Systeme

durch Verschlüsselung des Programmcodes und sichere

Speicherung der Schlüssel.

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

der implementierten vorteilhaften Algorithmen durch Codeverschlüsselung.

Integritätsschutz gegen unberechtigtes Verändern des Programmcodes,

zum Beispiel durch Cyberangriffe mit Codesignaturen und

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

neue Geschäftsmodelle. Zum Lieferumfang des Embedded Development

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

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

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

VxWorks-Entwicklungsumgebung wird direkt vom Speicher des

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

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

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

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

USB-Schnittstelle des Target-Boards angeschlossen und enthält

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

Der AxProtector als Eclipse-Plug-In schützt verschiedene Projekte

wie VxWorks Image (VIP), Downloadable Kernel Moduls

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

CmDongle sowohl die Ver- und Entschlüsselung als auch die Lizenzierung

durch. Alle Einstellungen des Schutzes erfolgen bequem

innerhalb der Workbench: Schutz gegen Reverse-Engineering

und Lizenzmanagement und/oder Schutz gegen Verändern

durch Codesignaturen, Parameter für das Lizenzmanagement und

die Codeverschlüsselung sowie Schlüsselquelle für den privaten

Schlüssel zur Codesignatur.

Um die Sicherheits- und Lizenzmanagementfunktionen nutzen zu

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

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

44 elektronik industrie 02 / 2013

www.elektronik-industrie.de


Embedded-Systeme

Projekte auf dem Zielsystem ausgeführt und entschlüsselt werden.

Nicht passend signierter Programmcode wird nicht ausgeführt.

Zusätzlich zu diesen ohne Quellcodeänderung nutzbaren Funktionen

können aus der Anwendung heraus auch Funktionen des

CodeMeter Compact Runtime aufgerufen werden, was sehr hohe

Flexibilität bietet. Dabei kann auf Lizenzen zugegriffen werden, genauso

wie auf in der Lizenz gespeicherte Daten, und es können

kryptografische Funktionen genutzt werden.

Signaturen und Zertifikate

Wurde das verschlüsselte Projekt auf das Zielsystem übertragen,

prüft CodeMeter die Richtigkeit des Projekts vor Manipulationen

über asymmetrische Verschlüsselung, Signaturen und Zertifikate.

Ein Schlüsselpaar bestehend aus Public- und Private-Key wird

über ein separates Tool oder im CmDongle der Entwicklungsumgebung

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

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

Der AxProtector nutzt für Signaturen asymmetrische Kryptografie

und elliptische Kurven in drei Schritten:

■ Der AxProtector signiert eine Checksumme, genau genommen

einen Hash-Wert über das Projekt oder den Programmcode,

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

genannt und entspricht einem digitalen Fingerabdruck

für dieses Projekt.

■ Gleichfalls errechnet der modifizierte VxWorks-Loader den

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

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

durch den Vergleich beider Hash-Werte zu prüfen.

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

das heißt es wurde nicht verändert, seit es mit dem

richtigen Private-Key signiert wurde.

Mit Hilfe von Zertifikaten wird sichergestellt, dass bei der Prüfung

der richtige Public-Key verwendet wird. Zertifikate sind digitale

Äquivalente zu Ausweisdokumenten im realen Leben. Sie ermöglichen

die Prüfung, ob der gespeicherte Public-Key wirklich zum

passenden Private-Key gehört.

Zur Prüfung der Authentizität des Betriebssystem-Images oder

der Anwendungen nutzt Wibu-Systems eine Kette an Zertifikaten,

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

Schlüssels garantieren. Dieses Verfahren beruht auf dem Root-

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

wobei das Vertrauen an die darüber liegende

Schicht vererbt wird. Der Schlüsselwert liegt im jeweiligen Public-

Key. Im Detail sieht eine Zertifikatskette wie folgt aus:

■ Die Einstellungen des AxProtectors erlauben dem Entwickler,

Auf einen Blick

Sichere Anwendungen effizient entwickeln

Das Wind River Embedded Development Kit demonstriert, wie Vx-

Works 6.9.2, das Wibu-Systems CodeMeter Lizenzierungs- und

Schutzsystem und das Emerson NITX-315 Board zusammenarbeiten.

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

Eindruck, wie sichere Anwendungen effi zient entwickelt werden können.

Dabei wird gezeigt, wie Verschlüsseln und Signieren eines Vx-

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

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

wie die Signaturprüfung erfolgt, um Manipulation zu erkennen und

die Ausführung zu verhindern.

infoDIREKT www.all-electronics.de

603ei0213

So werden die

CmDongles, der

Entwicklungsrechner

und das

Target-Board

verbunden.

Alle Einstellungen

des Wibu-Systems

AxProtector

erfolgen über ein

Plug-In in der

Wind River

Workbench.

über ein Plug-In ein Integritätszertifikat zu definieren, bestehend

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

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

Works-Loader binär einen Hash-Wert und vergleicht diesen

mit dem Hash-Wert, der vom AxProtector als Integritätszertifikat

erzeugt wurde. Stimmen diese Werte nicht überein, wird das

VxWorks-Projekt nicht geladen.

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

über die Zertifikate. Bei jeder Ebene benutzt die Signatur-

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

Root-Zertifikat.

Dieses auf den ersten Blick sehr komplex aussehende Verfahren ist

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

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

der untergeordneten Zertifikate benötigt und kann dann im

Safe verschwinden. Selbst wenn ein untergeordnetes Zertifikat einmal

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

zurückgerufen werden. Dadurch bleibt die Sicherheit

und Integrität des Gesamtsystems erhalten und die ausgerollten

Systeme müssen auch dann nicht getauscht werden.

Neben den Sicherheitsfunktionen ist es wichtig, Erstellung und

Verteilung der Lizenzen und Schlüssel in die Vertriebs- und Herstellungsprozesse

zu integrieren. Die CodeMeter License Central

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

bedient und lässt sich leicht in bestehende ERP-Systeme

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

oder Online-Shops integrieren. Die License Central kann beim

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

Mit dem Wind River Embedded Development Kit sieht der Entwickler,

wie verschiedene Funktionen in einer Anwendung so unterschiedlich

geschützt werden, dass zu deren Ausführung später

eine individuelle Lizenz erforderlich ist. Dies kann sinnvoll sein,

um Gerätefunktionen separat zu verkaufen oder bestimmten Personen

die Nutzung spezieller Funktionen zu ermöglichen. (ah) ■

Der Autor: Oliver Winzenried ist Vorstand der Wibu-Systems

und Vorsitzender des Vorstands der VDMA-Arbeitsgemeinschaft

Produkt- und Know-how-Schutz.

Bilder: Wibu Systems

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02 / 2013 45


Embedded-Systeme

Bild: Kurz Industrie-Elektronik

Für individuelle Anwendungen

Rechnermodul auf Basis des AM335x SoC

Mit dem EPC35 stellt Kurz Industrie-Elektronik

ein leistungsfähiges

Rechnermodul auf Basis des

AM335x-SoC von Texas Instruments

vor. Das Modul integriert

das Powermanagement sowie

DDR3-SDRAM, NAND-Flash und

einen microSD-Slot auf 70 mm x

40 mm. Die zahlreichen Schnittstellen

des SoC stehen auf einem,

von Q7-Modulen bekannten,

230-poligen MXM-Steckverbin-

der zur Verfügung. Neben Standardschnittstellen

wie Ethernet,

USB und 24-Bit-TFT sind

mit dem Modul vor allem industrielle

Echtzeit-Bussysteme

wie EtherCAT, Profibus und CA-

Nopen kostengünstig realisierbar.

Um die Möglichkeiten des

AM335x vollständig ausnutzen

zu können, stehen alle I/O-Signale

des SoC sinnvoll gruppiert auf

dem Steckverbinder zur Verfügung.

Mit diesem Rechnermodul

ist zum einen sowohl die Entwicklung

beziehungsweise die Anpassung

von Basisboards, als auch

die Integration des Rechnermoduls

in ein kundenspezifisches

Layout möglich.

infoDIREKT

655ei0213

Bild: Gleichmann Electronics

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

Mindestens 50.000 Stunden Backlight-

Lebensdauer

Eine Helligkeit von 400 cd/m², ein

Kontrastverhältnis von 700:1 und

eine LED-Backlight-Lebensdauer

von mindestens 50.000 Stunden

zeichnen das von Gleichmann

Electronics vorgestellte 26,4-cm-

(10,4-Zoll-) SVGA-Display

G104S1-L02 von Chi Mei Innolux

(CMI) aus. Die verwendete Enhanced

Twisted Nematic- (ETN-)

Technologie ermöglicht einen

weiten Betrachtungswinkel von

horizontal 160° beziehungsweise

vertikal 140°. Auch im Grenzbereich

wird noch ein Kontrastverhältnis

von >10:1 erreicht. Zu den

weiteren Ausstattungsmerkmalen

zählt neben einem integrierten

Treiber für das weiße LED-Backlight

auch ein LVDS-Interface. Das

für einen weiten Betriebstemperaturbereich

von -30 bis +80 °C

spezifizierte 10,4-Zoll-SVGA-Display

wird nach Herstellerangaben

wie alle Displays der „Industrial

Line“ von CMI mindestens fünf

Jahre verfügbar sein und ist damit

sehr gut für langlebige industrielle

und medizinische Anwendungen

geeignet.

infoDIREKT

656ei0213

Netzwerk-Controller

Mit kompletter Protokoll-Suite

Vielfältig einsetzbar

Embedded-System mit 1 GHz-Cortex-A8

Bild: Hilscher

Mit insgesamt zehn Feldbus- und

Real-Time-Ethernet-Protokollen

ist der netX 51 von Hilscher ein

äußerst universell einsetzbarer

Netzwerk-Controller. Der jetzt lie-

ferbare Achtkanal-IO-Link-Masterstack

erlaubt den Aufbau äußerst

kompakter IP67-Gateways.

Unterschiedlichste Host-Systeme

werden über konfigurierbares

DPM, eine intelligente SPI-

Schnittstelle oder einen zusätzlichen

CAN-/Ethernet Port angeschlossen

oder ermöglichen mit

den 670 KByte internem RAM und

dem zusätzlichen RISC-Controller

kostengünstige I/O-Lösungen.

infoDIREKT

643ei0213

Bild: M-Tronic

Das MT-Extreme von M-Tronic ist

ein leistungsstarkes Embedded-

System mit einem 1 GHz Cortex-A8-Prozessor,

1 bis 2 GByte

DDR3 RAM sowie 2 bis 4 GByte

NAND Flash. Video Encoding/Decoding

(720p/1080p) wird hard-

wareseitig unterstützt. Die

Schnittstellen, zum Beispiel LAN,

CAN, Audio, SD-Card, SATA, USB

und so weiter, sind auf der Platine

heraus geführt. Es können TFT-

Displays verschiedener Auflösungen

mit kapazitivem Touch Panel

als Single oder Multi Touch angesteuert

werden. Einsetzbar ist das

System unter anderem als Headless-Steuerung,

Touch-Bedienterminal,

Server und Datenlogger.

infoDIREKT

642ei0213

Integrierte Keramikantenne

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

Bild: MSC

Ein nur 15,6 x 8,7 x 1,8 mm 3 großes

Dual-Mode-SPP/BLE-Modul,

das die für klassische Bluetooth

2.1-Anwendungen benötigte

SPP-Funktionalität

mit vielfältigen Blue-

tooth-4.0-Low-Energy-

Funktionen kombiniert,

präsentiert MSC. Das auf

dem Bluetooth-Singlechip

TC35661 von Toshiba

basierende und mit

einer integrierten Keramikantenne

ausgestattete Panasonic-Modul

PAN1026 zeichnet

sich unter anderem durch eine für

Dual-Mode-Bluetooth-Module

ungewöhnlich hohe Ausgangsleistung

von +4 dBm und eine

ebenfalls sehr hohe Empfangsempfindlichkeit

von -87 dBm aus.

Mit unter 100 µA im Sleep-Modus

fällt der Strombedarf hingegen

sehr gering aus. Darüber hinaus

bietet das PAN1026 einen schnellen

Datentransfer über Bluetooth

V3.0 einschließlich WLAN-Koexistenz.

Die Software des Moduls

wurde von Toshiba entwickelt.

Der Stack im Flash für das Toshiba-IC

unterstützt sowohl SPP (Serial

Profile Port)-Embedded-Funktionen

als auch eingebettete

GATT- oder andere Bluetooth-LE-

Profile auf dem Modul. Durch die

vollständige CE-, FCC- und Bluetooth-Qualifizierung

des Moduls

ist eine einfache und schnelle Integration

in die Zielapplikation sichergestellt.

infoDIREKT

645ei0213

46 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Embedded-Systeme

Bild: IPC2U

Embedded-Computer

Für platzkritische Anwendungen

Das Aluminium-Gehäuse des semi-industriellen

Embedded-Systems

AN2541 von IPC2U im Taschenformat

misst nur 85 x 135 x

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

ist der Embedded-Computer mit

einer leistungsfähigen und energiesparenden

Intel-Atom-Dual-

Core-N2600 1,6 GHz-CPU ausgestattet.

2 GB DDR3 RAM sind bereits

vorinstalliert, ein Massenspeicher

kann als

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

mSATA-Slot eingebaut werden.

Trotz der kleinen Abmessungen

verfügt der Computer über eine

ausreichende Anzahl von Schnittstellen,

die eine nahtlose Anbindung

an viele Peripheriegeräte

ermöglicht. So stehen neben 1 x

Gbit LAN und 2 x USB, 1 x HDMI

und 1 x VGA-Anschlüsse zur Verfügung.

Das System eignet sich

für platzkritische Anwendungen

im kommerziellen oder semi-industriellen

Bereich, die keine besonderen

Anforderungen an Leistung

oder Ausstattung stellen.

infoDIREKT

639ei0213

Kapazitäten von 512 Megabyte bis zwei Gigabyte

CoreExpress-Serie für harte Industrieanwendungen

Bei der CoreExpress-Serie

von Syslogic handelt es

sich um die ersten selbstentwickelten

Computer-on-

Module des Unternehmens.

Die Module entsprechen

dem standardisierten

Formfaktor CoreExpress

und eignen sich dank der

sehr robusten Bauweise

insbesondere für harte Industrieanwendungen.

Die 58 x 65

mm 2 großen Module verfügen

über Atom-E-Prozessoren von Intel.

Dabei stehen drei Leistungsstufen

von 0,6 über 1,0 bis 1,6

GHz zur Wahl. Zudem kann je

nach Einsatz zwischen Arbeitsspeichern

mit einer Kapazität von

512 Megabyte bis zwei Gigabyte

gewählt werden. Auch im Dauereinsatz

unter erschwerten Bedingungen

funktionieren die Compu-

ter-on-Module problemlos, was

zahlreiche Qualifizierungen für

Bahn,- Automotive- und Baumaschinenanwendungen

belegen

konnten. Zu den bestandenen

Härtetests gehören Vibrationsmessungen

im Frequenzbereich

von 5 bis 2000 Hz (EN 60068-2-

64) sowie auch Schockprüfungen

(EN 60068-2-27).

infoDIREKT

638ei0213

Bild: Syslogic

Lüfterloser Embedded-Computer

Leistung verdoppelt für eine sehr hohe 3D-

Grafikperformance

Bild: Adlink

MXC-6300, der lüfterlose Embedded-Computer

von Adlink ist ausgerüstet

mit einem Intel Core i7/

i5/i3- Prozessor der dritten Generation

und mit einem QM77-Chipset.

Sehr hohe Rechen- und Grafikleistung

für bis zu drei unabhängige,

hochauflösende Displays

zeichnen ihn aus. Drei PCI/

PCIe-Erweiterungsslots ermöglichen

den Einsatz verschiedenster

I/O-Karten. Mit seiner Kombination

aus hoher Rechenleistung und

den drei PCI/PCIe-Highspeed-Erweiterungsslots

im kompakten

Gehäuse ermöglicht der Embed-

ded-Computer die Integration

verschiedenster

Applikationen. Zu den

möglichen Anwendungsbereichen

zählen unter

anderem industrielle

Bildverarbeitung, Fabrikautomatisierung,

Schiffsautomatisierung

und Videoüberwachung.

Im

Vergleich zu Designs auf

Basis der Intel-Core-Prozessoren

der zweiten Generation

verdoppelt der MXC-6300 mit der

integrierten Intel-HD-Graphic-4000

die Leistung für hohe

3D-Grafikperformance bei gleichzeitig

um 40 Prozent verbesserter

Leistung pro Watt. Über zwei Display-Ports

mit VGA- oder DVI-D-

Schnittstellen werden simultan

drei unabhängige Displays unterstützt.

Der MXC-6300 verbessert

hochgenaue Bildverarbeitungsapplikationen

wie Medizingeräte

und Überwachungssysteme.

infoDIREKT

637ei0213

QSeven-Modul mit i.MX6-CortexA9-CPU

Kompakte COMs mit geringer Verlustleistung

Die neue QBlissA9 mit iMX6-CortexA9-CPU

von F&S Elektronik

Systeme ergänzt die Qseven-Modulfamilie

mit CortexA8-CPU und

gewährt dem Anwender Investitionsschutz

und skalierbare Rechenleistung.

Der i.MX6-Prozessor

ist die neueste Entwicklung

von Freescale für Multimedia-Anwendungen.

Eckdaten dieser

mächtigen CPU sind die 3D-Grafik

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

mit einer

Auflösung von bis zu 1080p,

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

ON, VFPv3, SATA-II-Schnittstelle,

Gigabit-Ethernet

und CAN-Bus.

Beim Chip-Design

wurde der Schwerpunkt

insbesondere

auf eine geringe

Verlustleistung gelegt.

Neben der

Ausführung mit

vier CPU-Kernen

wird der i.MX6

auch als Dual- und

als Single-Core-

CPU angeboten. Damit stehen in

der nächsten Zeit baugleiche

QBlissA9-Module mit Dual-Coreund

mit Single-Core-CPU sowie

identischer Hardware zur Verfügung.

Da alle QBliss-Module

Hard- wie auch Software-kompatibel

sind, kann der Anwender

problemlos zwischen sehr preisgünstigen

oder äußerst leistungsstarken

Modulen ausgewählen.

Eine weitere Besonderheit ist die

lange Verfügbarkeit der CPUs von

mehr als 15 Jahren.

infoDIREKT

636ei0213

Bild: F&S Elektronik Systeme

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02/2013 47


Messtechnik

ESA Embedded System Access

Der fundamentale Paradigmenwechsel beim elektrischen Test

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

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

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

eines Testers in das zu testende System.

Autoren: Thomas Wenzel, Heiko Ehrenberg

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

Pin-Elektronik eines Testers erstmals in die zu

testende Schaltung und ermöglicht einen nichtinvasiven

Zugriff (Bild 1). Als Folge entsteht eine designintegrierte

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

wird diese jedoch nicht durch den Testingenieur definiert,

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

offene Erweiterbarkeit der Registerarchitektur gepaart mit der Universalität

des Businterfaces und seinem Übertragungsprotokoll.

Heute lassen sich grundlegend folgende Klassen unterscheiden:

■ Native Connector Access (natürlicher Zugriff über die designintegrierten

I/O),

■ Intrusive Board Access (künstlicher Zugriff über Nadeln und

Proben),

■ Embedded System Access (natürlicher Zugriff über designintegrierten

Testbus).

Dabei schließen sich diese Klassen in der praktischen Nutzung

nicht gegenseitig aus. Inwieweit sie allerdings für den Anwender in

Kombination eingesetzt werden können, hängt von den individuellen

Fähigkeiten der gewählten ATE-Plattform ab.

Dennoch stellt sich die Frage, in welchem Verhältnis die einzelnen

Zugriffsstrategien zueinander stehen und was Embedded System

Access praktisch bedeutet.

Embedded System Access

Ein Blick auf die tendenzielle Entwicklung der einzelnen Trends

offenbart eine Reihe interessanter Fakten. Dazu gehört auch die

relative lange Adoptionsphase von IEEE-1149.1 als erster Vertreter

des Embedded System Access. Er ist mittlerweile eine eigenständige

Klasse, die eine Vielzahl nichtinvasiver Zugriffstechnologien

konsistent vereint. Dazu gehören insbesondere:

Auf einen Blick

Nichtinvasive Zugriffsstrategien

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

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

EE-1149.7, der Ansteuerung von Chip Embedded Instruments durch

IEEE-P1687 und Erweiterungen von IEEE 1149.1 gekennzeichnet

sein. Darüber hinaus werden neue Instrument-IP als Hardmakros

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

Programmierstrategien vorantreiben und die Grenzen zwischen

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

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

infoDIREKT www.all-electronics.de

509ei0213

Bild: yvart - Fotolia.com

48 elektronik industrie 02 / 2013


Messtechnik

■■

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

■■

Processor-Emulation-Test (PET),


■■

In-System Programming (ISP),

■■

Core-Assisted Programming (CAP),

■■

FPGA-Assisted-Test (FAT),

■■

FPGA-Assisted Programming (FAP),

■■

System JTAG (SJTAG).

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

Darüber hinaus gibt es aber noch eine Fülle weiterer Technologien

und Standards, zum Beispiel die sogenannte On-Chip Emulation

(OCE) zur Softwarevalidierung.

Durch den im Zielsystem eingebetteten elektrischen Zugriff

kann beim Embedded System Access auf invasive Nadeln und Probes

verzichtet werden. Dabei verfügt jede ESA-Technologie im

Prinzip über eine aufgabenspezifische Pin-Elektronik, welche über

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

oder Programmierungen direkt im System auszuführen. Das

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

sein, ist also invariant gegenüber dem hierarchischen Applikationslevel.

Dadurch kann der Embedded System Access im gesamten

Produktlebenszyklus verwendet werden.

Eine genauere Analyse wichtiger ESA-Technologien auf Boardlevel

zeigt große Unterschiede in den Wirkungsweisen und Zielstellungen.

Die Matrix in Tabelle 1 spiegelt den komplementären

Charakter der einzelnen Prinzipien deutlich wider. Bereits hieraus

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

Technologien einheitlich unterstützen. Die nachfolgenden

Detailerklärungen machen diese Fakten noch transparenter.

Chip-Embedded-Instruments

Chip-Embedded-Instruments sind in die Schaltkreise integrierte

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

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

Sensoren, über komplexere Signal- und Datenerfassung bis hin

zu kompletten Analyse-Instrumenten oder Programmern. Die IP

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

aber auf Basis von FPGAs auch temporär im System aktiviert werden

(Softmakro). Die Pin-Elektronik unterliegt damit prinzipiell

keinen Einschränkungen und kann zahlreiche Funktionen aufweisen,

allerdings nur im Rahmen der jeweiligen Chip-Technologie

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

prinzipiell parallel zur normalen Systemoperation aktiv

sein können, woraus sich interessante Applikationen ergeben.

Besonders die FPGA-Embedded-Instruments sind in letzter

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

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

Boundary Scan

Boundary Scan definiert sogenannte Boundary-Scan-Zellen als die

primären Zugriffspunkte auf ein System. Die Gesamtheit der Zellen

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

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

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

Signalen und einem optionalen Reset. Boundary Scan ist ein strukturelles

Verfahren und bietet insbesondere beim Verbindungstest

von BGA-Anschlüssen eine exzellente Fehlerdiagnose. Da die

Tests jedoch statischer Natur sind, können dynamische Fehler

nicht erkannt werden. Ergänzend zu IEEE-1149.1 existieren mittlerweile

eine Reihe weiterer IEEE-1149.x-Standards.

Bild 2: Architektur eines Boundary-

Scan-Schaltkreises.

Bild 3: Prinzip des Processor

Emulation Test (PET).

Processor-Emulation-Test

Der Processor-Emulation-Test nutzt das zur Softwarevalidierung

implementierte Debug-Interface eines Mikroprozessors aus, um

den Prozessorkern in einen nativen Testcontroller (Bild 3) zu

transformieren. Dadurch wird der Prozessor mit seinem Bus-Interface

zur Pin-Elektronik und damit zum Zugriffspunkt auf das

System. Ferngesteuert über JTAG oder andere Debug-Interfaces

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

internen oder externen Ressourcen anzusteuern und

einzeln über entsprechende Testvektoren in Form von Schreibund

Lesezugriffen zu testen. Ein Betriebssystem oder eine Flash-

Firmware ist nicht notwendig. Die Technologie ermöglicht die

Abdeckung sowohl statischer als auch dynamischer Fehler. Sie ist

durch den funktionalen Ansatz jedoch in der Diagnosetiefe eingeschränkt.

Die PET-Technologie ergänzt Boundary Scan hervorragend

und ermöglicht insbesondere den Test von dynamischen

Komponenten wie DDR-SDRAM, Gigabit-Interfaces und

anderer nicht scanbarer Komponenten auf Chip-, Board- und

System-Level.

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

Bild 4: Boundary-Scan-Schaltkreis

mit Chip-Embedded-Instrument.

Bild 7: Programmierung eines Flash

per FPGA Assisted Programming.

Bilder: Goepel Electronic

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02/2013 49


Messtechnik

Bild 6: Programmierung

eines Flash per

Core Assisted

Programming.

Bild 8: Prinzip des

eingebetteten

Testbuscontrollers

auf Boardlevel.

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

Tabelle 2: Vergleich relevanter ESA-Technologien zur Programmierung.

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

FPGA Assisted Programming (FAP) und bieten eine hohe

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

Chip-Embedded-Instruments werden bereits

seit vielen Jahren im Bereich des Chiptests zum Beispiel in Form

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

diese IP zugriffsseitig nicht standardisiert, was der derzeit in Entwicklung

befindliche Standard IEEE-P1687 (IJTAG) ändern wird.

In-System Programming

Auch im sehr wichtigen Bereich der Programmierung existieren

völlig unterschiedliche ESA-Technologien (Tabelle 2). Allerdings

nutzen sie zum Großteil die gleiche Infrastruktur wie die bereits

beschriebenen Lösungsansätze zum Test. Diese Situation macht

sehr hohe Synergien zwischen Test und Programmierung möglich.

Die Bezeichnung In-System-Programming ist ein Sammelbegriff

zur Programmierung von Flashbausteinen über Boundary Scan

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

Verbund mit spezifischen Programmierregistern. Die Programmierung

erfolgt im eingelöteten Zustand onboard. Für PLD/FGPA

existieren auch spezielle Standards wie IEEE-1532, JESD71 oder

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

Core Assisted Programming

Im Grundsatz verfolgt die Strategie von Core Assisted Programming

den gleichen Lösungsansatz wie der bereits beschriebene

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

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

angeschlossenen Flash oder FPGA (wenn das Design es ermöglicht)

gelöscht, programmiert und verifiziert werden können

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

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

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

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

zu laden. Die CAP-Technologie bietet deutlich höhere

Geschwindigkeiten als die In-System Programmierung via

Boundary Scan.

FPGA Assisted Programming

Eine der interessantesten Technologien zur Flash Programmierung

beruht auf dem Einsatz von FPGA Embedded Instruments

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

Das Embedded-Instrument ist in diesem Fall ein Programmer in

der Form eines Softmakros. In Abhängigkeit von der Architektur

des Programmer-IP und der Leistungsfähigkeit des externen Steuersystems

lassen sich gegenüber konventionellen In-System-Programmierungen

per Boundary Scan teilweise drastische Verbesserungen

der Programmiergeschwindigkeit erzielen. Mittlerweile

existieren auch synthesefreie Universallösungen wie sie beispielsweise

in ChipVORX integriert sind.

System Level JTAG

Als letzte Zugriffstechnik soll an dieser Stelle System Level JTAG

erläutert werden. Im Gegensatz zur Nutzung eines externen Controllers

verfolgt diese Technik den Ansatz, die zentrale Steuereinheit

direkt mit in das Design zu integrieren. Dabei kommt typischerweise

als Testbuscontroller ein separater Chip zum Einsatz

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

ist auch für den Systemtest unter Einbindung mehrere

Boards prädestiniert.

Transformation zum System-integrierten Tester

Der Übergang zum Embedded System Access bedeutet keine marginale

Anpassung der Art und Weise wie Test- oder Programmiervektoren

gehandelt werden, sondern muss als fundamentaler technologischer

Umbruch verstanden werden. Dazu gehören insbesondere:

■■

die Integration der Testelektronik in das zu testende System,

■■

die untrennbare Kopplung von Funktions- und Testelektronik

im Systemdesign,

■■

die Ausprägung von Testzentren mit unterschiedlichen Fähigkeiten,

■■

die stark erweiterte Vielfalt an Test- und Programmierstrategien,

■■

die Möglichkeiten zur Nutzung über den gesamten Produktlebenszyklus,

■■

die Flexibilität einer rekonfigurierbaren Pin-Elektronik durch

FPGA,

■■

der Einsatz völlig neuartiger Instrumentierungsplattformen.

Bei der praktischen Nutzung des Embedded System Access findet

im Prinzip eine Transformation von rein funktionalem Design

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

n

Die Autoren: Thomas Wenzel (links) ist Geschäftsführer

der Goepel Electronic in Jena.

Heiko Ehrenberg leitet von Austin/Texas aus das

Nordamerikageschäft der Goepel Electronic.

50 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Messtechnik

Bild: Acute/Hacker Datentechnik

DSO Mixed-Signal-fähig machen

PC-basierende Logikanalysatoren und

Oszilloskope

In Verbindung mit den Speicheroszilloskopen von Acute,

Agilent, LeCroy und Tektronix lassen sich sogenannte

Mixed-Signal-Analyzer aufbauen.

Die Baureihe Travel Logic TL2X36 von

Acute Technology (Vertrieb: Hacker Datentechnik)

enthält leistungsfähige Logikanalysatoren

mit 36 Kanälen, 4 GHz Timing-Analyse,

200 MHz State-Analyse

und einem skalierbaren Speicher von maximal

72 Mbit für alle 36 Kanäle.

Die Geräte sind mit einem USB-2.0-Port

(1.1-kompatibel) ausgestattet und können

an jeden Desktop oder Laptop angeschlossen

werden. Die Stromversorgung erfolgt

ebenfalls über den USB-Port und macht

die modularen Messgeräte interessant für

viele Anwendungen im Service-Bereich sowie

im Entwicklungs- oder Hochschullabor,

wo unter Umständen zeitlich verschoben

an verschiedenen Computern Analyseaufgaben

anfallen. Ein weiteres interessantes

Leistungsmerkmal ist die

Möglichkeit, in Verbindung mit den Speicheroszilloskopen

von Acute, Agilent, Le-

Croy und Tektronix, sogenannte Mixed-

Signal-Analyzer aufzubauen. Die im Lieferumfang

enthaltene Logikanalysator-

Software unterstützt Windows XP/Vista/

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

auf beliebigen Rechnern vorinstalliert werden.

Dadurch ist der flexible Wechsel von

Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz, oder von Außendienst

zu Büro relativ einfach möglich.

Die Travel Logic Logikanalysatoren wer-

den als Komplettsysteme inklusive

Software, Prüfkabel und Tragetasche

geliefert.

Das Travel Scope ist nicht nur ein

PC-basierendes Speicheroszilloskop,

es ist zusätzlich ein serieller

Bus-Analysator, Datenlogger, Spektrumanalysator,

Funktionsgenerator

und kann in Verbindung mit

einem Logikanalysator der Travel-

Logic-Serie sogar in ein Mixed-Signal-Oszilloskop

verwandelt werden.

Das Travel Scope erreicht im

Einkanal-Modus eine Echtzeit-Abtastrate

von 1 GS/s und 500 MS/s

im Zweikanal-Modus. Die Bandbreite

beträgt 200 MHz (einkanalig)

und 100 MHz/Kanal (zweikanalig)

bei einer vertikalen Auflösung

von 8 Bit. Das Travel Scope ist

für einen Überspannungsbereich

von 100 V (DC und AC Peak) ausgelegt

und besitzt einen Offset-Bereich von

±1,5 V bis ±150 V. Die umschaltbaren

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

enthalten. Als Trigger-Modi stehen

je nach Modell Rising, Falling, Alternate,

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

Advanced Trigger 2 und Bus-Trigger

zur Verfügung, die sowohl automatisch,

manuell oder single, mit einer zusätzlichen

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

werden können. Der massive Pufferspeicher

von 64 MSample pro Kanal (TS2212A)

ermöglicht die Signalerfassung über eine

lange Zeitbasis.

Über das integrierte Stack-Kabel können

mit der Software bis sechs Travel Scopes

des gleichen Modells hardwaremäßig miteinander

verbunden werden und stellen

dann entweder zwei, vier oder sechs Eingänge

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

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

Eingang zur Verfügung. Der Jitter beträgt ±

8 ns zwischen den Master- und Slave-Kanälen.

Die im Lieferumfang enthaltene

PCScope-Software unterstützt Windows

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

7 (32 und 64 Bit). Für die Entwicklung

eigener Anwendungen sind VB-, VCund

LabVIEW-Treiber erhältlich. (jj) n

infoDIREKT

511ei0213

Red Border ITE Ads as of 12.12.12_elektronic industrie 1

Need Power

Think

GlobTek

Smarte Batterie-Ladegeräte bieten

Drei-Phasen-Betrieb

Erhältlich in 4,

2V, 8,4V oder

12,6V-Versionen

bei 1A für Einoder

Mehrfach-

Batterie-Konfigurationen,

bietet

GlobTeks

GTM91128 Familie an Li-Ionen Batterie-

Ladegeräten drei Ladeoptionen: Konditionierung,

Konstantstrom sowie

Konstantspannung. Die Universal-Eingangs-Geräte

bieten eine Minimalstrom-

Ladung mit Abschaltautomatik und

Timer-Unterstützung sowie eine LED-

Lampe, die den Ladezustand anzeigt. Ein

weiteres Produktmerkmal

...weitere Informationen unter www.globtek.de

Medizintechnisch

zugelassene

Open-Frame

Netzgeräte liefern

bis zu 240W

Geeignet für

zahlreiche medizintechnische

sowie ITE- und PoE-Anwendungen,

liefert die GTM91110P240

Famile an Open-Frame AC/DC Schaltnetzteilen

von GlobTek bis zu 240W in

einem 3 x 5 Inch Footprint. Die Geräte

sind werkseitig mit Ausgängen von 12 bis

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

in Klasse I oder II Version, besitzen

die 1,75 Hochspannungsnetzteile

eine Effizienz von 85% bei Volllast und

zeichnen sich durch Produktmerkmale

wie Active PFC, eingebauter EMV-Filter,

...weitere Informationen unter www.globtek.de

Akku-Pakete liefern Ladezustands-Daten

Mit seiner wiederaufladbaren Stromversorgung

für mobile und Remote-Geräte,

eröffnet das BL3100C1865004S1PSQA

Li-Ionen Akku-Pack von GlobTek die

Möglichkeit, den

Ladezustand des

Gerätes jederzeit

abzulesen. Das

14,4V-Pack bietet

eine Kapazität von

3,1Ah sowie eingebaute

Überstrom-

Schutzschaltung. “Mittlerweile sollte jede

Batterie, die in heutigen Geräten eingesetzt

wird, Informationen über den

Ladezustand liefern, da die Laufzeit eines

...weitere Informationen unter www.globtek.de

www.globtek.de

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02/2013 51


Messtechnik

Mehrkanal-Bitfehlerraten-Tester bis 32 Gbit/s

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

Bilder: Tektronix

Tektronix hat schnelle Pattern-Generatoren

und Fehlerdetektoren für optische und

serielle Datenübertragungstests bis 32

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

der Serie PPG3000 und

Bit-Fehlerdetektoren der Serie PED3000

ermöglichen eine mehrkanalige Bitmuster-

Generierung mit individueller Datenprogrammierung

pro Kanal.

Besonders geeignet also für einen Margin-Test

bei Standards wie 100 G Ethernet,

wo bis zu vier Kanäle erforderlich sind. Für

das Testen kohärenter optischer Modulationsformate,

wie DP-QPSK, können die Geräte

der PPG3000-Serie mit ihren Vierphasen-abgestimmten

Kanälen zusammen mit

dem Coherent Lightwave Signal Analyzer

der Serie OM4000 von Tektronix genutzt

werden. Entwickler von optischen Komponenten

können dadurch kohärente Modulationsformate

optimieren und in Echtzeit

validieren.

Der vierkanalige programmierbare Bitmustergenerator

PPG3204 für Geschwindigkeiten bis 32

Gbit/s.

Für Bitfehlerraten-Tests lassen sich die

Geräte der Serie PED3000 mit dem

PPG3000 kombinieren. Dies ermöglicht eine

BER-Analyse bis 32 Gbit/s auf mehreren

Kanälen für eine schnelle Identifizierung

von Übersprechproblemen, die häufig in

mehrkanaligen Datenkommunikationsarchitekturen

auftreten. Bei IEEE802.3ba

Standardtests können die Entwickler so

beispielsweise eine 4 x 28 G Testbench für

den Stresstest ihrer Empfänger-Designs simulieren.

Durch den Ausgang mit 32 Gb/s

Datenrate und eine einstellbare Jitter-Einfügung

können Entwicklungsunternehmen

ihre Produkte mit besten Toleranzreserven

auf den Markt bringen und damit die Fertigungsausbeute

und Leistungsfähigkeit ihrer

Endprodukte oder Chips verbessern.

Die PPG3000-Serie umfasst insgesamt

sechs Modelle mit Geschwindigkeiten von

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

zwei oder vier Kanälen. Mit Merkmalen wie

synchronisierten und Phasen-einstellbaren

Ausgängen und PRBS (Pseudo Random Bit

Sequence) oder einer Anwender-definierten

Pattern-Generierung bieten diese Instrumente

die notwendige Flexibilität, um

verschiedene Design-Probleme einschließlich

Übersprechen aufzuspüren. Durch die

immer höheren Geschwindigkeiten und die

zunehmende Verbreitung von Multi-Lane-

Konfigurationen, wie 100 G Ethernet, gehört

Übersprechen mittlerweile zu den

wichtigsten Design-Herausforderungen.

Der Bitfehlerdetektor PED3202.

Die Fehlerdetektoren der Serie PED3000

sind entweder mit einem oder zwei Kanälen

verfügbar und ermöglichen einen umfassenden

Test von mehrkanaligen Standards

wie 100 G Ethernet. Die Instrumente

kombinieren eine hohe Empfindlichkeit

(


Ihre Frage:

Warum funktioniert

mein USB-Device nicht

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

automatische USB 2.0-Compliance-Tests.

Ausgangssignalqualität oder Eingangsempfindlichkeit verifizieren: Für diese

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

Testsoftware entwickelt. Sie kontrolliert das High-Performance-Oszilloskop

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

sorgt das intuitive Bedienkonzept. Umfassende Messprotokolle dokumentieren

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

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Nürnberg

Halle 4, Stand 112

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Messtechnik

12-Bit-Oszilloskope bis 2 GHz

Speicher aufrüstbar bis 500 M Punkten

Auch Agilent Technologies hat jetzt hochauflösende

Oszilloskope auf dem Markt.

Die Produkt familie Infiniium 9000 H umfasst

vier Modelle mit Band breiten von 250

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

vier Modelle bieten eine Amplitudenauflösung

von bis zu 12 Bit. Die Oszilloskope

besitzen außerdem je nach Modell eine

Speicherkapazität bis zu 100 M Punkten

pro Kanal. Durch Erweitern der Speicherkapazität

auf bis maximal 500 M Punkten

pro Kanal lassen sich noch längere Signalabschnitte

mit voller Abtastrate erfassen.

Beim Messen schwacher Signale ist das

Rauschen oft die dominierende Messfehlerquelle.

Die Oszillo skope arbeiten mit einer

Kombi na tion aus Überabtastung und

linearer Rauschreduktion und erzie len dadurch

einen dreifach höheren Rauschabstand

als herkömm liche Oszillo skope in

8-Bit-Technik. Durch das sehr geringe

Eigen rauschen können diese Oszillo skope

schwache Signale auflösen und anzeigen,

die bei 8-Bit-Oszilloskopen im Rauschen

Die Handheld-Spektrumanalysatoren der

Baureihe Spectrum Master MS2720T von

Anritsu verfügen über einen 8,4-Zoll-

Touchscreen und bieten eine durchgängige

Frequenzabdeckung von 9 kHz bis 43 GHz.

Sie verfügen über einen verbesserten

Sweep-Modus, der es dem Nutzer gestattet,

die Auflösebandbreite im Bereich 30 kHz

und 10 MHz einzustellen. Die aus dieser

Einstellung resultierende Sweep-Zeitänderung

ist jedoch nur minimal. Die Sweepuntergehen.

Da auch Tastkopf systeme Rauschen produzieren,

hat Agilent speziell zum Messen

kleiner Ströme eine Familie rauscharmer

Strommesszangen ent wickelt. Die AC/DC-

Strommesszangen N2820A und N2821A

bieten unter allen vergleich baren Produkten

am Markt die höchste Mess emp findlich

keit – von etwa 50 µA bis einer maximalen

Stärke von 5 A. In Ver bin dung mit

den neuen Oszillo skopen ermög lichen diese

Messzangen Strom messungen mit einer

noch nie dagewesenen Emp find lich keit.

Als beson ders vorteilhaft erweist sich die

höhere Emp find lich keit bei der Mes sung

der Strom auf nahme von batteriebetriebenen,

mobilen Geräten oder ICs.

Durch die zuneh mende Verbreitung

mobiler Geräte und „grüner“ Produkte

werden Strommessungen über einen weiten

Dynamikbereich bis hinab zu sehr kleinen

Werten immer wichtiger. Je intel ligenter

die Produkte werden und je mehr

Funktionen hineingepackt werden, desto

Im Vergleich zu einem herkömmlichen 8-Bit-

Oszilloskop sind in diesen Geräte 16 mal so viele

Quantisierungsstufen vorhanden.

energieeffizienter müssen sämtliche Kompo

nenten sein. Die Oszilloskope der Familie

9000 H und die Strommesszangen

N2820A and N2821A wurden speziell für

Strom messungen über einen weiten Dynamikbereich

bis hinab zu sehr kleinen Strömen

ent wickelt und sind dadurch wie geschaffen

für solche Mes sungen. (jj) n

infoDIREKT

514ei0213

Bild: Agilent Technologies

Bild: Anritsu

43 GHz Handheld-Spektrumanalysator

Touchscreen und Tracking-Generatoren bis zu 20 GHz

Der Spectrum Master MS2720T hat ein robustes,

strapazierfähiges Gehäuse, das extremen

Temperaturen und Umwelteinflüssen standhält,

wie sie bei Außeneinsätzen vorkommen.

Geschwindigkeit ist mit einer Auflösebandbreite

von 30 kHz relativ kurz und nahezu

identisch mit der bei 10 MHz. Hierdurch

kann eine Empfindlichkeit eingestellt werden,

ohne dass lange Sweep-Zeiten zur Detektion

von Signalen nahe dem Rauschen

notwendig sind. Der Sweep-Trigger lässt

sich auf freilaufend oder Einzelsweep einstellen.

Im Zero-Span-Betrieb kann im Videobereich

beim Erreichen bestimmter

Schwellwerte getriggert werden, oder es

lassen sich über einen externen Eingang

Triggersignale zuführen. Neben der Zero-

Span-Betriebsart kann der Darstellungsbereich

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

oder 43 GHz in verschiedenen Unterteilungen

eingestellt werden. Der Spektrumanalysator

hat einen Dynamikbereich von

mehr als 106 dB bei 1 Hz Auflösebandbreite,

eine Eigenrauschleistung (DANL) von

-163 dBm/Hz bei 1 Hz Auflösebandbreite

und ein Phasenrauschen von -112 dBm bei

10 kHz Versatz gemessen bei 1 GHz. Mit

der Betriebsart Burst-Detect können extrem

kurze Aussendungen bis herunter auf

200 µs sicher erfasst werden. Ein Tracking-

Generator, der das gesamte Frequenzband

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

ist zusätzlich erhältlich. Er bietet moderne

Funktionen wie beispielsweise Einstellung

der Ausgangsleistung in 0,1-dB-Schritten,

Dynamikbereich bis 100 dB oder eine Leistungsvariation

von ±0,5 dB über den gesamten

Frequenzbereich. Der Tracking-

Generator beinhaltet ebenfalls einen Festfrequenzgenerator

(CW-Generator).

Der MS2720T verfügt über umfangreiche

Funktionen zur Interferenzmessung,

inklusive Wasserfalldarstellung (Spektrogramm-Funktion).

Messungen der Signalstärke,

verbunden mit einer Richtantenne,

erleichtern das Auffinden defekter Sendeanlagen.

Der Spektrumanalysator bietet

sechs Optionen zum Messen der weltweit

wichtigsten Mobilfunkstandards. Außerdem

sind zusammen mit einem Anritsu

EMV-Sonden-Kit Pre-Compliance Messungen

(EMV-Messungen) möglich. (jj) n

infoDIREKT

516ei0213

54 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Messtechnik

Unterstützung zahlreicher Sprachen

Update für kostenlose JTAG/Boundary-Scan-Werkzeuge

JTAG Live V1.6, die neue

Version der JTAG-Live-

Plattform unterstützt

zahlreiche Sprachen.

Die Entwickler von JTAG Live Buzz und

BuzzPlus kündigen die neue Version ihrer

JTAG-Live-Plattform an. Ab sofort steht das

Release, inklusive des kostenlosen Moduls

Buzz, ohne Registrierung zum Download

zur Verfügung.

Zu den neuen Eigenschaften von JTAG

Live V1.6 gehört eine automatische Erkennung

der Ketten. Hier werden nicht nur die

Anzahl der Boundary-Scan-Ketten automatisch

erkannt, sondern auch Hersteller

und Bauteiltyp verifiziert.

Mit der Unterstützung zahlreicher Sprachen

in JTAG Live V1.6 implementierte

JTAG Technologies, Anbieter von Software,

Hardware und Dienstleistungen für

den Boundary-Scan-Test, den Wunsch ihrer

weltweiten Anwender. Jetzt können Benutzer

aus Japan, Deutschland, Russland,

Frankreich, China, Holland und Portugal

das System in ihrer Muttersprache konfigurieren

und verwenden.

Die JTAG-Live-Produktfamilie besteht

aus dem kostenlosen „Buzz“ sowie den optionalen

Modulen „Script“ (Cluster-Logik-

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

Vergleiche von Verbindungsstrukturen),

„Clip“ (interaktiver Testvektor-Generator)

und „CoreCommander“.

Für alle Module werden lediglich die BS-

DL-Modelle der JTAG/IEEE STD

1149.1-kompatiblen Bauteile benötigt, welche

auf den Webseiten der Hersteller verfügbar

sind.

Zu den Schnittstellen, die derzeit unterstützt

werden, gehören der USB-Blaster

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

USB-Schnittstellen von Xilinx, der JT 3705

USB-Controller von TAG, der dedizierte

USB-Controller von JTAG Live sowie zusätzlich

auch noch einige FTDI-basierte

Module. (ah)

n

infoDIREKT

657ei0213

Bild: JTAG Technologies

DIE ZUKUNFT DES

OSZILLOSKOPS

BEGINNT. HIER

EIN OSZILLOSKOP, WIE ES NOCH KEINES GAB.

DIE 4000 X-SERIE VON AGILENT TECHNOLOGIES.

Erleben Sie mehr Oszilloskop denn je.

Mit dem größten Bildschirm in dieser Klasse. Mit Touchscreen

für super komfortables Bedienen. Mit einer Schnelligkeit, die

selbst schwierigste Messaufgaben in Rekordzeit löst. Und mit einer

Vielzahl an Möglichkeiten, die ihresgleichen sucht. Jetzt erleben!

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Druckfehler, evtl. technische Änderungen und Irrtum vorbehalten


Messtechnik

Gemeinsam simulieren und messen

Echte Elektronik-Designs in einer virtuellen Umgebung

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

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

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

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

der Entwicklung bis zur Produktionsprüfung zu verwenden.

Autor: David A. Hall, Sherry Hess

Das V-Modell wurde jahrelang zur Verdeutlichung der Integration

von Entwurf und Test in Branchen genutzt, die

äußerst komplexe Produkte herstellen, so insbesondere

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

Branchen, in denen das Endprodukt ein äußerst komplexes

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

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

Testphase ab.

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

werden kann, wenn mit dem Test und der Validierung eines

untergeordneten Systems begonnen wird, bevor die Entwicklung

des Gesamtsystems abgeschlossen ist. Während der Einsatz von

aufeinander abgestimmten Entwurfs- und Testansätzen wie dem

V-Modell in Branchen mit äußerst komplexen Produkten bereits

üblich ist, wird diese Vorgehensweise auch in anderen Industriezweigen

immer häufiger angewendet. In diesem Beitrag wird anhand

eines Beispiels gezeigt, wie innovative EDA-Technologie eine

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

ermöglicht.

Weshalb lohnt sich die Kombination von Simulationen und

Messungen

Da der Ansatz, Simulationen und Messungen zu kombinieren,

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

von HF- und Mikrowellentechnik derzeit Produkte auf den

Markt bringen und wie sie dabei sowohl Simulations- als auch

Messsoftware einsetzen. Vor diesem Hintergrund werden einige

Anwendungen vorgestellt, die den Zusammenhang zwischen

EDA- und Prüfstandsumgebungen als wertvolle Unterstützung für

die Ingenieure von heute hervorheben.

Ein Ingenieur oder ein Entwicklerteam könnte beispielsweise

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

Gerät der nächsten Generation (IC, Leiterplatte, Modul

oder Kommunikationssystem) entwickelt werden muss. Einer

der ersten Schritte für den Ingenieur bei diesem Prozess ist das

Starten der EDA-Software (Laden eines älteren beziehungsweise

ähnlichen Designs oder mit einem leeren Schaltplan beginnen),

auf die er sich zudem als Hauptwerkzeug für das Modellieren und

Optimieren der Leistung des neuen Designs verlässt. Allgemein

56 elektronik industrie 02 / 2013

www.elektronik-industrie.de


Messtechnik

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

um die Leistung virtueller Prototypen vor der Fertigung zu

entwerfen und zu validieren.

Diese Klasse von Software modelliert das Verhalten eines virtuellen

Produkts sowohl auf Ebene des Schaltplans als auch des Layouts.

In der Welt der Simulation können Variationen eines Entwurfs

schnell und mit wenig Kostenaufwand realisiert werden.

Aufgrund der Simulation und des von ihr vorhergesagten Verhaltens

können Entwickler die Leistung entsprechend der Spezifikationen

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

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

entwickelt, den Entwurf innerhalb einer EDA-Umgebung

und nutzt die Simulations-Engines in dieser Umgebung, um

eine Prognose zu den HF-Leistungskennzahlen – wie Verstärkung,

1-dB-Kompressionspunkt oder Intercept Point dritter Ordnung

(IP3) – abzugeben und die physikalischen Eigenschaften des Layouts

und des Materials zu variieren.

Auf die umfassende Validierung des Entwurfs in der virtuellen

Welt folgen die Erstellung eines Prototyps des Produkts und Testläufe

mit realen Messgeräten. Der Kunde mag zwar die eigentliche Verstärkung

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

Messungen durchführen. Wenn sein Leistungsverstärker

beispielsweise für ein LTE-Mobiltelefon ausgelegt ist, will er

Auf einen Blick

Es ist nur der Anfang

Die engere Integration von Entwurfs- und Testverfahren wird zweifelsohne

eine erhebliche Rolle bei der Verbesserung der Produktentwicklung

spielen. Besonders in der HF- und Mikrowellenbranche sorgen

engere und effi zientere Verbindungsmöglichkeiten zwischen

EDA- und Testsoftwareumgebungen für einen konkreten Nutzen, denn

Produktentwürfe gelangen so schneller in den Produktionsprozess.

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

Jahre werden sicher weitere neue Möglichkeiten bringen,

Design- und Testprozesse über die Software miteinander zu verbinden

und die Produktivität bei der Entwicklung von Produkten vom

Entwurf bis zur Produktion zu verbessern.

infoDIREKT www.all-electronics.de

505ei0213

eventuell auch LTE-spezifische Leistungsmessungen wie Error Vector

Magnitude (EVM) und Nachbarkanalleistung (ACP) vornehmen.

Der zuvor beschriebene Ablauf ist ein typischer Entwicklungsprozess

– er lässt sich allerdings noch effizienter gestalten. So kann

etwa vom Ingenieur im Beispiel erwartet werden, dass er simulierte

Ergebnisse zu Messwerten in Beziehung setzen soll. Dazu muss

er genau verstehen, wie die Simulationswerkzeuge und die Prüfausrüstung

ihre jeweiligen Messungen durchführen.

Bilder: National Instruments

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

Prüfprozesse zu integrieren.

Verknüpfung von Simulations- und Testsoftware

Vor dem Hintergrund der derzeitigen Nutzung von EDA-Software

und -Testsystemen durch Ingenieure wird nachfolgend betrachtet,

wie neue Verbindungsmöglichkeiten von EDA- und Testsoftwareumgebungen

die Effizienz des Entwicklungsprozesses steigern

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

abstrahiert werden, das mathematische Modelle nutzt, die

die Ausgaben eines Prüflings auf Grundlage seiner Eingaben prognostiziert.

Als Beispielprodukt dient der bereits genannte HF-Leistungsverstärker,

bei dem eine Spannung ausgegeben wird. Sie wird

Bild: krizz7 - Fotolia.com

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02 / 2013 57


Messtechnik

Bild 2: Vergleich der EDA- und der Prüfstandsarchitektur.

Bild 3: Messalgorithmen in LabVIEW können direkt in das Systemdiagramm

importiert werden.

Bild 4: Simulierte EDA-Messungen im Vergleich zu gemessenen

Ergebnissen.

jedoch als Ausgangsleistung gemessen, die eine Funktion der Eingangsleistung

und der Frequenz ist.

Der Messvorgang dagegen weist etliche eindeutige Ähnlichkeiten

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

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

Prüflings und verfasst dazu Berichte. Entsprechend werden mit

Messgeräten ähnliche Daten in der physikalischen Welt erfasst. Somit

besteht eine Möglichkeit zur Steigerung der Effizienz des Entwicklungsprozesses

in der Wiederverwendung von Messalgorithmen

der Prüfausrüstung, die zum Beispiel schon zu einem früheren

Zeitpunkt des Designprozesses erfolgen kann.

Bislang war das Konzept, einen Messalgorithmus vom Testsystem

innerhalb des Designprozesses wiederzuverwenden, praktisch

unmöglich umzusetzen. Vor Jahrzehnten waren die ersten Messgeräte,

die für die Tests drahtloser Ausstattung konzipiert wurden,

komplett in sich geschlossen. Diesen Geräten fehlte die Flexibilität,

irgendeine andere Funktionalität als die eines Messgeräts zu bieten.

LabVIEW-Messungen in der EDA-Umgebung nutzen

Heute jedoch ändert sich die für Messgeräte bevorzugte Architektur

grundlegend. Im Gegensatz zu den Messgeräten mit festgelegtem

Funktionsumfang nutzen die heutigen softwaredefinierten

Messgeräte häufig eine PC-gestützte Architektur, die größere Flexibilität

bieten kann. Aktuelle EDA-Softwareumgebungen sind auch

in der Lage, mehr Anbindungsmöglichkeiten an Softwareumgebung

wie zum Beispiel NI LabVIEW bereitzustellen. Eine neue

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

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

Daten mit LabVIEW austauschen kann (Bild 3).

Die Verbindungsmöglichkeit zwischen VSS und LabVIEW ist ein

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

durchlässiger werden und wie dies wiederum

einen direkten Weg zur Erzielung größerer Entwicklungseffizienz

bietet. Um noch einmal auf das Verstärkerbeispiel zurückzukommen:

Die endgültigen Designkriterien (EVM und ACP) werden seit

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

Allerdings erlaubt die zunehmende Verbindung zwischen

EDA- und Testsoftwareumgebungen dem Entwicklungsingenieur

die Durchführung einer breiteren Palette von Messungen.

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

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

besteht aus drei Blöcken, zwei davon sind so konfiguriert,

dass sie mit LabVIEW kommunizieren können. Im ersten Block

erstellt der zugrundeliegende LabVIEW-Code einen LTE-Signalverlauf,

mit dem der Leistungsverstärker stimuliert wird. Er verhält

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

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

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

wobei sein Verhalten durch inhärente mathematische Modelle

in der EDA-Umgebung prognostiziert wird. Die Ausgabe des

Prüflings wird schließlich an einen LabVIEW-Messblock übergeben.

In diesem Block wird ein Demodulations- und Messalgorithmus

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

Anhand dieses Blocks konnten die LTE-spezifischen Messungen

wie EVM und ACP bestimmt werden.

Die Verbindungsmöglichkeiten von EDA- und Testumgebungen

bieten Ingenieuren den Vorteil, Messalgorithmen zwischen Simulations-

und Prüfverfahren austauschen zu können. Wie sich herausstellte,

ist der in Bild 3 gezeigte Messalgorithmus mit den LTE-

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

genutzt wurden, identisch. Diese Tatsache mag zwar auf den

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

neuer Wireless-Standards wie 3GPP LTE nicht berücksichtigt.

Da es komplexe Algorithmen zusammen mit einer breiten Palette

an Messeinstellungen erschweren können, Messungen in Beziehung

zu setzen – selbst zwischen HF-Signalanalysatoren –, stellt

die Wiederverwendung desselben Algorithmus sowohl beim ersten

Entwurf als auch beim endgültigen Test einen bedeutenden

Vorteil dar. Entsprechend können Ingenieure Simulationen enger

zu den gemessenen Ergebnissen in Beziehung setzen. Auch die

Chancen, den richtigen Produktentwurf gleich beim ersten Durchgang

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

Frontpanel des LabVIEW-Messblocks zu sehen, auf dem Messungen

eines virtuellen Beispielprüflings mit einem physikalischen

Verstärkerprototypen verglichen werden.

Über das Diagramm können Anwender Messgrößen wie EVM

und ACP direkt nebeneinander vergleichen. So erhalten sie umfassendere

Daten, die ihnen schlussendlich eine Verbesserung der

Simulationstechnik ermöglichen. (jj)

n

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

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

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

AWR und hat langjährige Erfahrungen auf dem EDA-Gebiet im

Marketing, im Support und im Management sammeln können.

58 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Messtechnik

HF-Eichleitungen bis 67 GHz

Präsisionsmodell auch mit 0,1-dB-Schaltstufen

HIGH SPEED

POWER

Rohde & Schwarz hat mit den schaltbaren

HF-Eichleitungen der Serie RSC eine Produktfamilie

auf den Markt gebracht, die

neben der weltweit ersten Eichleitung bis

67 GHz auch ein Präzisionsmodell mit 0,1

dB Schaltstufen bei hoher Genauigkeit und

Stabilität umfasst.

Die Familie besteht aus vier Modellen

des Grundgerätes RSC und zwei externen

Eichleitungen. Das Grundgerät ist mit oder

ohne integrierter Eichleitung erhältlich.

NEU!

Bis zu vier dieser externen Eichleitungen können

von einem RSC-Grundgerät gesteuert werden.

www.elektronik-industrie.de

Bilder: Rohde & Schwarz

Das Grundgerät

RSC mit

integrierter

Eichleitung.

Als integrierte Eichleitungen stehen drei

Varianten zur Verfügung, die sich für Signale

bis maximal 18 GHz eignen. Die beiden

externen Eichleitungen adressieren

Frequenzbereiche bis maximal 67 GHz.

Mit jedem Grundgerät ist es möglich, parallel

bis zu vier externe Eichleitungen anzusteuern.

Mit diesen Eichleitungen kann

der Anwender manuell oder per Fernsteuerung

ein Signal stufenweise abschwächen.

Ein klassisches Anwendungsgebiet ist die

Kalibrierung von Messgeräten, speziell die

Prüfung der Linearität von Empfängern.

Das RSC-Grundgerät mit integrierter

Eichleitung ist in drei Varianten erhältlich.

Die Standardvariante deckt einen Dämpfungsbereich

von 139 dB mit einer Schrittweite

von 1 dB bis zu 6 GHz ab. Speziell für

Anwender im Aerospace-and-Defense-Bereich

existiert eine Präzisionseichleitung

für den Frequenzbereich DC bis 6 GHz mit

einer Maximaldämpfung von 139,9 dB und

Schrittweite von 0,1 dB. Die dritte Variante

adressiert den Frequenzbereich bis 18 GHz

bei einer maximalen Dämpfung von 115

dB und einer Schrittweite von 5 dB.

Jedes RSC-Grundgerät kann bis zu vier

externe Eichleitungen steuern. Die Gerätefamilie

beinhaltet dabei zwei Varianten bis

40 GHz beziehungsweise 67 GHz. Beide

dämpfen das Signal um maximal 75 dB mit

einer Schrittweite von 5 dB. Dabei ist die 67

GHz Eichleitung die zurzeit weltweit einzige

für diesen Frequenzbereich. Konfiguriert

und gesteuert werden die externen

Eichleitungen über das Grundgerät, über

einen PC mit einem Ansteuerprogramm.

Um eine möglichst hohe Messgenauigkeit

zu erreichen, ist der Frequenzgang einer

jeden Eichleitung ab Werk vermessen

und im Gerät hinterlegt. So kann eine RSC

automatisch bei der aktuellen Arbeitsfrequenz

ihre Absolutdämpfung um ihren

Frequenzgang korrigieren. Die Dämpfungsunsicherheit

reduziert sich damit auf

ein Minimum.

Komponenten des Messaufbaus wie Kabel

oder Leistungsdämpfungsglieder lassen

sich in die angezeigte Gesamtdämpfung

einbeziehen.

Alle Gerätevarianten sind mit IEC-,

LAN- und USB-Schnittstellen ausgestattet.

Ältere Eichleitungen von R&S werden über

den Kompatibilitätsmodus der RSC weiterhin

unterstützt, so dass keine Änderungen

des Kundensteuerprogramms erforderlich

sind. (jj)

n

infoDIREKT

515ei0213

320 W Quelle + Senke

DC...100 kHz / 400 kHz

4-Quadranten-Netzgerät

TOE 7621

• 320 W Quellen- und Senkenleistung

• DC...100 kHz / 400 kHz; CV, CC

• Analoger Steuereingang

• Leistungserweiterung bis 1 kW

• Einstellbarer Ausgangswiderstand

Für Automotive, Avionik, Solar,

allgemeine Elektronik

Entwickelt und produziert in

Deutschland

TOELLNER Electronic Instrumente GmbH

www.toellner.de • info@toellner.de

DEMO-Gerät anfordern: 02330 979191


Messtechnik

Neue Produkte

5 ½-stelliges Tisch-Multimeter

Leuchtstarkes OLED-Display mit Doppelanzeige

Schnell, effizient, genau und geeignet für

viele Anwendungen, um die unterschiedlichsten

Messaufgaben zu bewältigen – dafür

ist das von Datatec erhältliche Agilent-

Tischmultimeter 34450A konzipiert. Mit

190 Messungen pro Sekunde und einer

Ungenauigkeit von nur 0,015 % bei Gleichspannungsmessungen

und 0,05 % bei

Gleichstrommessungen sprengt es die bisherigen

Grenzen in seiner Preisklasse. Mit

5 1/2 Stellen werden Messwerte auf dem

OLED mit Doppelanzeige kontrastreich

dargestellt. Der Ablesewinkel beträgt 160°.

Das Tisch-Multimeter bietet 11 Messfunk-

tionen wie DC und AC Spannungs- und

Strommessungen (Messbereich von 100

mV bis 1000 V beziehungsweise 100 μA bis

10 A), Effektivwert-Messungen (Messbereich

100 mV bis 750 V bzw. 10 mA bis 10

A) bei Wechselstrom und -spannung, 2-

und 4-Draht-Widerstandsmessungen (100

Ω bis 100 M Ω), Frequenzmessungen (bis 1

MHz), Zählfunktion, Kapazitätsmessungen

(1 nF bis 10 μF), Temperaturmessungen

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

Zahlreiche Mathematik-Funktionen

ergänzen diese Messmöglichkeiten. Mit einem

Speicher von 50.000 Messungen, der

Das Tisch-Multimeter Agilent 34450A.

nicht nur zur Datenerfassung herangezogen

werden kann, lassen sich auch Histogramme

erstellen. Weitere mathematische

Operationen sind: dB, dBm, Min/Max-

Werte, Durchschnitt und Messungen gegen

einen Grenzwert. Mit SCPI-1994.0

und IEEE-488.2-Schnittstelle lässt es sich

in Messsysteme einbinden. (jj)

n

infoDIREKT

513ei0213

Bild: Agilent/Datatec

Abtastrate bis 5 GSamples pro Sekunde

Tragbares 500-MHz-Oszilloskop

Tests von HDMI- und mobilen Geräten automatisieren

Analysator für digitale Audio- und Videosignale

Bild: Fluke

Seit kurzem hat Fluke die Scope-

Meter-Baureihe 190 Serie II auf

dem Markt, die eine Abtastrate

von 500 MHz bei 5 GS/s erreicht.

Sie sind abgedichtet und robust,

ohne dabei an Sicherheitsspezifikationen

oder Akku-Lebensdauer

zu sparen. Das Zweikanal-Modell

190-502 ist mit Bandbreiten von

60, 100, 200 und jetzt sogar 500

MHz erhältlich. Die hohe Abtastrate

ermöglicht eine größere Genauigkeit

und Klarheit von Form

und Amplitude bei unbekannten

Signalen wie Transienten, induziertem

Rauschen und Nachschwingungen

oder Reflexionen.

Die Geräte verfügen über Scope

Record, Trend Plot, erweiterte

Triggerung und automatische

Messfunktionen.

infoDIREKT

510ei0213

Bild: National Instruments

Für den Bereich Multimediatest

ist von National Instruments jetzt

der Analysator für digitale Audiound

Videosignale in HDMI-, DVIund

mobile Geräten PXIe-1491

erhältlich. Im Lieferumfang ist die

NI Video Measurement Suite mit

Werkzeugen für die Analyse von

Videostandards enthalten. Außerdem

werden Zusatzpakete wie

die Softwaren Picture Quality

Analysis (PQA) und Audio Master

angeboten, mit der ausführliche

Audiotests durchführbar sind,

beispielsweise zur Bestimmung

des Frequenzgangs und des Klirrfaktors.

PQA liefert aussagekräftige

Informationen zu Kenngrößen

wie den Spitzen-Signal-Rausch-

Abstand (PSNR) und den Index zur

Strukturähnlichkeit (SSIM).

infoDIREKT

517ei0213

Unkomprimierte Video/Audio Datenerfassung

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

Als Option auch für 110 MHz Bandbreite

26,5 und 15GHz Echtzeit-Spektrumanalysatoren

Bild: Adlink Technology

Adlink Technology hat die Verfügbarkeit

der PXI Express HDMI Video-

und Audio-Datenerfassungskarte

PXIe-HDV62A bekannt

gegeben. Sie arbeitet nicht nur

mit hochwertigen HD-Videodaten

von DVI- oder HDMI-Quellen, son-

dern bietet auch analoge Videodecoder

mit Unterstützung für

RGB, NTSC/PAL, S-Video und

YPbPr-Formate mit integriertem

Audio-Decoder für HDMI- und S/

PDIF-Erfassung. Darüber hinaus

unterstützt sie unkomprimiertes

Full-HD bis zu 1080p bei 60 fps,

AD-Wandlung mit 10 Bit Auflösung

und HDCP. Die Karte wird

mit Adlinks View Creator Pro Utility

geliefert, die Systemtest und

Debugging ohne Softwareprogrammierung

ermöglicht.

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518ei0213

Bild: Tektronix

Tektronix hat jetzt 26,5-GHz- und

15-GHz-Modelle der Spektrumanalysator-Serie

RSA5000 im

Programm. Diese Geräte haben

modernste Signalerkennungsund

Trigger-Funktionen und können

optional auf 110 MHz Bandbreite

erweitert werden. Das DPX-

Spektrum-Display bietet eine in-

tuitive Live-Farbdarstellung von

kurzzeitigen Signaländerungen

im Frequenzbereich. Zahlreiche

DPX-Funktionen wie Swept DPX,

lückenlose DPX-Spektrogramme

und DPX Zero Span mit Echtzeit-

Amplitude, Frequenz oder Phase

ermöglichen eine einfache Erkennung

problematischer Signale

unter verschiedenen Bedingungen.

Die Geräte besitzen auch

zeitqualifizierte Leistungs-, Runt-,

Density-, Frequenz- und Frequenzmasken-Trigger.

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519ei0213

60 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Unendliche Möglichkeiten,

eine Designplattform

NI LabVIEW ist die umfassende Entwicklungsumgebung mit herausragender

Hardwareintegration und Kompatibilität. Damit meistern Sie jede Herausforderung

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

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

produktiver Software und rekonfigurierbarer Hardware die Systementwicklung

beschleunigen können.

Die grafische Entwicklungsumgebung

NI LabVIEW

bietet herausragende

Hardwareintegration

und ermöglicht es Ihnen,

intuitiv zu programmieren.

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Halle 4 | 4-422

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

Andere Produkt- und Firmennamen sind Warenzeichen der jeweiligen Unternehmen.


EMV

Achtung Ableitströme!

Ableitströme in Fehlerstrom-geschützter Umgebung

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

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

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

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

Ströme gegen Erde sind, verdienen sie besondere Aufmerksamkeit.

Autor: Herbert Blum

Zusätzlich zu Sicherungen oder Leitungsschutzschaltern kommen

heute in elektrischen Anlagen vermehrt Fehlerstromschutzschalter

(auch FI-Schutzschalter oder RCD Residual

Current protective Device) vor. Sicherungen schützen die

elektrischen Anlagen primär vor Kurzschlüssen und Bränden. Die

Fehlerstromschutzschalter hingegen sorgen für einen zuverlässigen

Personenschutz. Sie erfassen Fehlerströme gegen Erde, zum Beispiel

hervorgerufen durch einen Isolationsfehler, und schalten diese ab, bevor

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

nicht unterscheiden kann zwischen Ableitströmen, die im normalen

Betrieb entstehen, und gefährlichen Fehlerströmen. Insbesondere Frequenzumrichter

(FU), die es für den energieeffizienten Betrieb von

Motoren braucht, verursachen große Ableitströme. Aber auch die Kapazitäten

der Leitungen und die Netzfilter, die zur Einhaltung der

elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) nötig sind, erzeugen zusätzlich

Ströme gegen Erde. Die Summe aller Ableitströme kann so

den Fehlerstromschutzschalter zum Ansprechen bringen und alle

Verbraucher am gleichen Leitungsstrang abschalten. Dies hat Maschinenstandzeiten

zur Folge, verursacht Produktionsausfälle und damit

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

um einen effizienten aber auch sicheren Betrieb zu garantieren.

Ableitstrom versus Fehlerstrom

Unter Ableitstrom versteht man den Strom, der in einem fehlerfreien

Stromkreis zur Erde oder zu einem fremden leitfähigen Teil

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

Gleiches macht ein Fehlerstrom, der aufgrund eines Isolationsfehlers

zwischen spannungsführenden Leitern zu Erde zurückfließt.

Auch wenn eine Person einen unter Spannung stehenden

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

RCD detektiert diesen Fehlerstrom und unterbricht den

Stromkreis sofort.

Solche Fehlerströme haben einen hohen ohmschen Anteil, im Gegensatz

zu den Ableitströmen, die überwiegend kapazitiv sind. Der

RCD kann aber nicht zwischen den verschiedenen Erdströmen unterscheiden.

Deshalb kann er bereits auslösen, wenn die Summe aller

Ableitströme über dem Auslöseschwellwert liegt. Dies ist auch im

normalen Betrieb möglich, ohne dass ein Fehler vorliegt.

Die Ableitströme sind abhängig vom Aufbau eines Antriebssystems,

von der Netzspannung, Pulsweitenmodulations-Frequenz

des Umrichters, Leitungslänge und den eingesetzten Störschutzfiltern.

Weiter haben Netzimpedanz und das Erdungskonzept der

Anlage einen wesentlichen Einfluss.

Bild: fonov - Fotolia.com

62 elektronik industrie 02/2013

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EMV

Ableitströme von Frequenzumrichtern

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

die Netzspannung über eine Brückenschaltung gleichgerichtet und

geglättet. Der Wechselrichter formt daraus eine Ausgangsspannung,

die in Spannungsamplitude und Frequenz, entsprechend der

gewünschten Motordrehzahl, variieren kann.

Ableitströme im Frequenzumrichter entstehen durch die internen

Entstör-Maßnahmen und alle parasitären Kapazitäten im FU

und Motorkabel. Die größten Ableitströme verursacht aber die Arbeitsweise

des Frequenzumrichters. Dieser regelt stufenlos die Motordrehzahl

mit einer Pulsbreitenmodulation (PWM). Dabei entstehen

Ableitströme weit oberhalb der Netzfrequenz von 50 Hz. So

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

dazugehörigen Oberwellen aber sehr hohe Amplituden in höheren

Frequenzen haben. Diese Frequenzen gehen über die Motorleitung

zum Motor. Dabei wirkt die Motorleitung mit geerdeter Abschirmung

wie ein Kondensator gegen Erde. Über diese Kapazität werden

Ströme gegen Erde abgeleitet. Es empfiehlt sich, gefilterte und

ungefilterte Leitungen zu trennen, da sonst die hochfrequenten

Störsignale auf das gefilterte Kabel übertragen werden können.

Transiente Ableitströme

Beim Aus- oder Einschalten der Anlage können außerdem transiente

Ableitströme entstehen. Das Einschalten bewirkt, je nach Phasenwinkel,

steil ansteigende Spannungsspitzen infolge des schnellen

Spannungsanstieges. Dasselbe geschieht aber auch beim Ausschalten

infolge der Induktivitäten im Stromkreis. Diese schnellen

Spannungsspitzen erzeugen über die Filterkondensatoren einen

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

Fehlerstromschutzschalter, beim ersten Einschalten der Anlage,

den Betrieb lahmlegt.

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

mit verzögertem Ansprechverhalten. Um die Personenschutzfunktion

des RCD nicht allzu stark zu beeinträchtigen, sind dieser Ansprechverzögerung

enge Grenzen gesetzt. RCD Typ B haben in der

Regel bereits eine Ansprechverzögerung. Ist kein solcher RCD verbaut,

kann man die Maschine relativ einfach schrittweise starten.

So lassen sich bei Maschinen mit mehreren Einheiten die verschiedenen

FU nacheinander hochfahren.

Eigenschaften der Fehlerstromschutzschalter

Der Fehlerstromschutzschalter muss bei einer Fehlfunktion den

Stromkreis sofort unterbrechen. Dabei gibt es verschiedene Ausführungen.

Häufig verwendet werden solche mit einem Auslösewert

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

Personenschutz. Werden die Auslösewerte durch einen Isolationsfehler

oder durch eine Berührung erreicht, schaltet der FI-Schutzschalter

sofort aus.

Auf einen Blick

Sichere Stromzuführung

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

das sie nicht zwischen Ableitströmen, die im normalen Betrieb

entstehen, und gefährlichen Fehlerströmen unterscheiden können.

Hier sind Spezialisten gefragt. Bei Schurter stehen die sichere Stromzuführung

und die einfache Bedienung von Geräten im Mittelpunkt.

Die große Produktpalette umfasst Standardlösungen im Bereich Geräteschutz,

Gerätestecker und -verbindungen, EMV-Produkte, Eingabesysteme

und EMS-Dienstleistungen. Wo Standardprodukte nicht

genügen, erarbeitet Schurter kundenspezifi sche Lösungen.

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503ei0213

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

alle Steckdosenstromkreise bis 20 A Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen

mit einem Bemessungsfehlerstrom bis maximal 30 mA

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

zum Anschluss von tragbaren Betriebsmitteln. Die Möglichkeit,

dass auch nicht fest angeschlossene Maschinen oder Geräte

mit einer FI-geschützen Elektroinstallation verbunden sind, ist

somit relativ groß. Als Hersteller sollte man deshalb seine Maschine

auf Ableitströme überprüfen.

Neben den verschiedenen Auslösewerten gilt es auch die verschiedenen

Charakteristiken der RCD zu beachten. Je nach Typ

lösen sie nur bei sinusförmigem Fehlerstrom aus. Oder sie sind

allstromsensitiv und messen auch die anderen Ströme im Frequenzbereich

von 0 bis mehrere Kilohertz (Tabelle 1).

Bild 3 zeigt die Auslösekennlinie eines allstromsensitiven Fehlerstromschutzschalters

Typ B+. Dieser Schutzschalter erfasst Fehlerströme

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

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

Fehlerstromes am größten ist. Der zulässige Auslösewert steigt

mit zunehmender Frequenz an. Damit werden die hochfrequenten

Ableitströme des FU bereits berücksichtigt.

Lassen sich die Ableitströme einer Anlage nicht unterhalb die

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

diesen durch ein Differenzstrommessgerät (RCM) zu ersetzen.

Dabei werden der möglichst konstante Ableitstrom der

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

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

Ableitstrom der Anlage, unterbricht aber sofort beim Überschreiten

der summierten Limits.

Ableitströme messen

Es empfiehlt sich, bei jeder neu aufgebauten Maschine den Ableitstrom

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

Bild 1: RCD unterbrechen den

Stromkreis und verhindern

damit Unfälle.

Bild 2: Typische Ableitströme in einem Motorantrieb mit Frequenzumrichter.

Bilder: Schurter

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02 / 2013 63


EMV

Bild 3: Auslösekennlinie

eines

allstromsensitiven

Fehlerstromschutzschalters.

Bild 4: Erdleiter-Strommessung.

Bild 5: Ableitströme

im Frequenzbereich.

Tabelle 1: Verschiedene Charakteristiken der Fehlerstromschutzschalter.

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

Doch die meisten Zangenamperemeter zeigen nur den 50-Hz-

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

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

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

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

können die Ursachen der Ableitströme bereits abgeschätzt und

Abhilfemaßnahmen ergriffen werden.

Wichtig bei einer Ableitstrommessung ist, dass man den Strom

während verschiedener Betriebszustände misst. Insbesondere eine

Änderung der Motordrehzahl kann einen großen Einfluss auf die

resultierenden Ableitströme haben. So können zum Beispiel die

Ableitströme massiv größer werden, wenn die FU-Schaltfrequenz

einem Vielfachen der Eigenresonanzfrequenz des EMV-Filters

entspricht. Das Filter wird dabei zum Schwingen gebracht und

kann hohe Ableitströme generieren.

Ableitströme von Filtern

In den EMV-Filtern sind Kondensatoren von allen Leitern gegen

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

der Kondensatorgröße, Netzspannung und Frequenz

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

Spannung ist die Summe all dieser Ströme null. In der

Praxis entsteht aber, durch die starke Verzerrung der Netzspannung,

ein andauernder Ableitstrom gegen Erde. Dieser ist auch

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

am Filter anliegt. Die meisten Filterhersteller geben den maximal

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

auswählen kann. Allerdings ist zu bedenken, dass dies theoretische

Werte sind, die wegen unsymmetrischer Belastung oder höherer

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

man die Ströme gegen Erde mit eingebauten Filtern im Betrieb

nachmessen.

Viele FU werden mit bereits integrierten oder sogenannten Unterbau-Filtern

geliefert. Dies sind meist einfache, preiswerte Filter

mit kleinen Drosseln und großen Kondensatoren zwischen den

Polleitern und Erde, welche große Ableitströme verursachen. Die

Filterwirkung der großen Y-Kondensatoren lässt sich meist nur

durch größere Induktivitäten ersetzen. So muss zum Beispiel ein

einstufiges Filter mit großen Y-Kondensatoren durch ein zweistufiges

Filter mit zwei Drosseln ersetzt werden, welches größer und

teurer ist.

Oftmals gibt es zu den beiliegenden Filtern auch gleich eine

EMV-Konformitätserklärung. Diese gilt jedoch nur für einen idealen

Aufbau und kurze Motorleitungen. Längere Motorleitungen,

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

Lange Motorleitungen erzeugen auch eine größere Kapazität

gegen Erde, die wiederum größere Ableitströme zur Folge haben.

Diese zusätzlichen asymmetrischen Ströme können zu einer magnetischen

Sättigung der Drossel im Filter führen. Dadurch verliert

das Filter einen großen Teil seiner Wirkung und die Anlage überschreitet

die zulässigen EMV-Grenzwerte.

Ableitströme im Filter reduzieren

Abhilfe schaffen hier kürzere Leitungen oder ein Ausgangsfilter.

Dieses Filter, auch Sinusfilter genannt, sollte direkt am Ausgang

des FU eingesetzt werden. Es verringert, durch die Reduzierung

der Flankensteilheit der Motorspannung, wirkungsvoll die Ableitströme

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

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

gemeinsames Filter am Netzeingang zu verwenden. Dies spart

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

Viele Hersteller bieten auch besonders ableitstromarme Filter

für die FU oder Summenfilter am Netzeingang an.

Eine besonders einfache und effektive Möglichkeit den Ableitstrom

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

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

Neutralleiter haben kleinere Ableitströme, da viele Kondensatoren

zwischen Polleiter und Neutralleiter verbunden werden. Dadurch

kann der Hauptteil der Ableitströme über den Neutralleiter zurückfließen.

Da der Neutralleiter gleich wie die Polleiter durch den

Fehlerstromschutzschalter gemessen wird, löst dieser nicht aus, da

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

nicht ausreichend, kann dieses mit einer zusätzlichen Netzdrossel

kombiniert werden. Diese reduziert die Stromwelligkeit und Oberschwingungen

und sorgt somit für kleinere Ableitströme. (jj) n

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

64 elektronik industrie 02/2013

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EMV

Product Compliance Center von Fujitsu baut

EMV-Prüfleistungen aus

Störungsfreier Betrieb durch erweiterte Einstrahlungsprüfung

Bild: Fujitsu

Das unabhängige, akkreditierte Product

Compliance Center von Fujitsu Technology

Solutions baut sein Leistungsspektrum

im Bereich EMV-Prüfungen aus. Im Rahmen

der erweiterten Einstrahlungsprüfung

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

kann die Störfestigkeit von Elektronikprodukten

gegenüber Einstrahlungen mit einer

elektrischen Feldstärke von 20 V/m im

Frequenzbereich bis maximal 6 GHz gemessen

werden.

Hintergrund ist, dass die normativen

Vorgaben ausgeweitet wurden, um zu verhindern,

dass Geräte und Anlagen durch

die kontinuierlich zunehmende hochfrequente

Einstrahlung in ihrer Funktion beeinträchtigt

werden können. Dementsprechend

müssen Geräte nun auch erhöhte

Anforderungen erfüllen, um das europäische

CE-Zeichen und das KC-Mark (Korea)

zu erhalten.

Bisher war es im Product Compliance

Center möglich, die Stabilität gegenüber

Einstrahlungen einer Feldstärke von etwa

10 V/m und eines Frequenzbereiches von

bis zu 3 GHz zu prüfen. Für die Erweiterung

der Einstrahlungsprüfung wurden an

den Standorten Augsburg und Paderborn

neue Messplätze eingerichtet. In Kooperation

mit Rohde & Schwarz wurden diese

entwickelt und sie sind speziell auf die Anforderungen

der Testlabors und auf die

neuesten normativen Vorgaben zugeschnitten.

Unterbrechungsfreie Messungen

über den gesamten Messbereich ermöglichen

die neuen Messplätze. Dadurch sparen

sie Zeit und somit auch Kosten. Die

neuen Testanlagen erfüllen unter anderem

alle Anforderungen der folgenden aktuellen

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

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

EN 50121 sowie die der kommenden CI-

SPR 35. (ah)

n

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635ei0213

Halle 1 · Stand 131

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perfekt gekühlt

Mit den individuell designten Kühllösungen von Contrinex werden

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Anforderungen passiv oder aktiv. Fragen Sie auch nach unserem

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EMV

Bild: Creatix - Fotolia.com

Aus der Praxis für die Praxis

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

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

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

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

und Simulation.

Autor: Siegfried W. Best

Thomas Steinecke, Principal EMC Design Microcontrollers,

Infineon Technologies, Neubiberg, startete am ersten Tag

mit dem Vortrag „EMV auf Chipebene: Störaussendung

und Störfestigkeit“. Der Mikrocontroller wurde dabei einmal

als Störquelle betrachtet und in einem zweiten Teil dessen

Störfestigkeit untersucht. Die On-Chip-Störquellen lassen sich

nicht vermeiden, jedoch reduzieren. So wächst die Störenergie mit

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

mit höheren Taktraten und schnelleren Padtreibern. Der IC-

Hersteller kann durch schaltungstechnische Optimierung die Störenergie

mindern oder verteilen. Dies geschieht durch skalierbare

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

Teiler für Takt/Daten. Angaben über diese Parameter sollte

der Entwickler im Datenblatt suchen. Maßnahmen zur Verminderung

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

spezielle I/O-Treiber und die Taktmodulation. Kapazitive

Abblock- und induktive beziehungsweise resistive Filterkomponenten

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

terbahnführungen zur Impedanzanpassung in Form von Microstrip-

oder Stripline-Designs und die Terminierung schneller

Signale zielführend.

Die Störfestigkeit eines ICs muss erhöht werden durch die Unterdrückung

externer Störer und ein definiertes Verhalten des ICs

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

Drift von analogen Signalen, starke Pegeldrift von Digitalsignalen,

Spannungsversatz im IC (auch Masseversatz/Common Mode)

und schließlich durch die Zerstörung von Transistoren wegen

überhöhter Spannung oder Temperatur. Maßnahmen zur Erhöhung

der Störfestigkeit On-Chip sind beispielsweise Schutzstrukturen,

Kondensatoren, Eingangsfilter und die Skalierung der Padtreiber.

Off-Chip-Maßnahmen sind Entstör- und Filterbausteine

zwischen Geräteeingang und IC und die Verwendung differenzieller

Signale, wodurch sich jedoch die Pinzahl erhöht. Eine weitere

Möglichkeit wäre der Einsatz von LWL, diese Lösung ist allerdings

teuer und benötigt Wandler. Gegenmaßnahmen gegen Störungen

im System generell sind zum Beispiel die Reduzierung von Pulsen

66 elektronik industrie 02/2013

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EMV

durch geschaltete Lasten, ein gutes Massekonzept und Entstörmaßnahmen

in der Nähe des Steckers weit von den ICs entfernt.

Nicht vermeidbar sind die Einstrahlungen von Funkwellen und die

ESD beim Ein- und Ausstecken von Kabeln oder Baugruppen.

Thomas Steinecke ging in einem abschließenden zweiten Teil

seines Vortrags auf IC-EMV-Messverfahren und die zugehörigen

Normen ein. Allen diesen Messverfahren liegen internationale

EMV-Messstandards zugrunde. Diese beziehen sich teils auf den

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

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

Störemission, HF-Störfestigkeit, Pulsfestigkeit und ESD im

Bereich 150 Hz bis 3 GHz.

Auf einen Blick

Anwenderfreundlich und herstellerneutral

Den Teilnehmern des Seminars wurde von den Referenten anwenderfreundlich

und völlig herstellerneutral praktisches Wissen vermittelt,

von dem sie in ihrer täglichen Entwicklerarbeit profi tieren können.

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

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

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

Veranstaltung „GSV-Vertiefung: Getaktete Stromversorgungen“, die

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

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402ei0213

Passive Bauteile und EMV

Die Anwendung passiver Bauelemente zur Verbesserung der EMV

und die durch Simulation unterstützte EMV-Analyse waren das

Thema von Felix Müller, EMC Engineering, Continental Automotive

, Regensburg. Er ging auf das Frequenzverhalten passiver Bauelemente

sowie die Einflüsse der Leiterplatte ein und zeigte Beispiele

zur Filterdimensionierung. Die einzelnen Kondensatortypen

weisen starke Unterschiede bei den Parametern auf, so hat der

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

ein hohes ESL und zeigt große Unterschiede im ESR. Keramikkondensatoren

(COG) mit hervorragenden HF-Eigenschaften dagegen

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

Temperaturdrift, eine vernachlässigbare Spannungsabhängigkeit

der Kapazität und eine hohe Langzeitstabilität. Solche mit

X7R-Keramik haben auch eine geringe Temperaturdrift und zeigen

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

kommen diese Keramikkondensatoren wegen der großen

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

schließlich haben den Nachteil der geringen Pulsfestigkeit.

Was die Platzierung der Entstörkondensatoren auf der Leiterplatte

angeht, ist zum Beispiel der richtige Anschluss wichtig (siehe

auch Bild 7). So sollte man zur Minderung leitungsgebundener

Störungen die Kondensatoren kurz an der aktiven Leiterbahn anbinden,

niemals über Stichleitungen, da der Kondensator hier keine

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

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

platziert werden, da es dort zu hohen Verkopplungen

mit den Steckerpins kommt. Auch sind kompakte Bauformen einer

geschirmten Spule vorzuziehen. Kupfer schirmt hier gegen das

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

ist, dass sich durch die Abschirmung die Induktivität verändert.

Auch ist zu bedenken, dass Spulen in Sättigung eine geringere

Dämpfung aufweisen. Felix Müller ging im zweiten Teil seines

Vortrags auf Simulationstools und Modelle ein und die Abbildung

der realen Messumgebung in der Simulation. Er empfiehlt die

EMV-Simulation mit einem Analogsimulator, der zu schnellen Ergebnissen

führt und sehr früh im Projektablauf einzusetzen ist.

Die EMV von Schaltnetzteilen betrachtete Edgar Kuhn, EMC

Engineering, Automotive Quality, Continental Automotive, Re-

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

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

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

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

FM/Spread.

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

Chassis deutlich, verschlechtern die Wärmeabfuhr aber nur gering

(etwa 10 bis 15 Prozent).

Bilder: Infi neon

Bilder: Continental Automotive

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

Steinecke besprochenen Maßnahmen. Sowohl auf IC- wie auf Leiterplattenebene

können durch die gezeigten Einzelmaßnahmen Störemissionen um

mehr als 20 dB gesenkt werden.

Bild 4: Die Vorteile

des Discontinuous

Modes.

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02 / 2013 67


EMV

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

Module, Schutz empfindlicher Signale durch Filterung sowie Routing und

Bedeutung des Steckerbereichs, der Störungen von außerhalb abblockt.

Bild 7: Niederohmige Anbindung des Blockkondensators an die

Versorgungspins des µC. Die Anbindung zum Versorgungssystem (V CC

/

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

Bilder: AVL-Trimerics

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

sternförmige Anordnung ist eine gute Alternative zum Multilayer und für

zweilagige Leiterplatten der Favorit.

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

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

des BGAs, Versorgungspins über Fläche optional über Ferrite.

gensburg. Typische EMV-Probleme sind leitungsgebundene Störungen,

bedingt durch Schaltfrequenzen und deren Harmonische

im tieferen Frequenzbereich. Des Weiteren Überkopplungen andere

Signale auf die Leiterplatte oder im Kabelbaum. Unkontrollierte

Rückstrompfade zum Beispiel auf das Chassis (sollten vermieden

werden) erzeugen Common-Mode-Störungen hoher Amplitude.

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

diese entstehen auch durch thermische Vias bei Schalttransistoren

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

Kommutierungskreis und Arbeitsspulen erzeugen Störfelder am

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

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

Diese führen zu HF-Störungen und Klingeln mit breitem

Spektrum wegen der Nichtlinearität der parasitären Sperrschichtkapazität.

Abhilfe schafft hier der Einsatz von Schottky-Dioden,

wobei dann Abstriche bei den Leckströmen gemacht werden müssen,

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

der EMV ist der Discontinuous Mode, der mehrere Vorteile

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

allerdings der verkleinerte Regelbereich beachtet werden und sein

Nachteil bei stark schwankenden Lasten. Weitere wesentliche

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

EMV auf Leiterplattenebene

Die Einführung über die „EMV auf Leiterplattenebene“ übernahm

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

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

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

Funktionsgruppen/Modulen zuordnen, auf einen korrekten Massebezug

achten und die richtige Platzierung (getrennt nach Analog-,

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

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

das Massesystem vorgeben. Sinnvoll ist die Bewertung der Abstrahlung

des Moduls mittels analoger Simulation.

Bei der Auslegung der Masse kann nach folgenden Konzepten

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

sternförmige Masse. Mitentscheidend, welches Konzept zum Einsatz

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

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

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

Ausfallverhalten bei der Störfestigkeit lässt sich oft auf ein ungenügendes

Massesystem zurückführen; ein schmalbandiges

Ausfallverhalten eher auf einzelne Bauelemente. Gut ist in jedem

Fall eine durchgehende Masselage, die sich beispielsweise beim

Multilayer realisieren lässt.

Beim Einsatz von Blockkondensatoren, ist eine Anordnung nach

Bild 7 anzustreben. Hierbei liefert der Kondensator den benötigten

hohen Strom im Zeitbereich, deshalb sollte die Verbindung zum

µC mit der maximalen Leiterbreite bei minimaler Leiterlänge erfolgen.

Die Anbindung zum Versorgungssystem (V CC

/GND) kann

dagegen hochohmig sein, was die Störausbreitung reduziert.

BGAs wurde ein eigenes Kapitel des Vortrags gewidmet. Durch

Zusammenarbeit mit den IC-Herstellern ließ sich ein verbessertes

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

Filterung über Längsferrite oder Längswiderstände zulassen.

High-Speed-Design und Signalintegrität

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

Wolfgang Röhrner, EMV Simulation, AVL Trimerics, Regensburg.

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

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

wird, kann mit einer Daumenregel abgeklärt werden: Als kritische

Anstiegszeit gilt t r

< 2,5 x t pd

(t r

=rise time, t pd

=propagation delay).

Bei einer t pd

von 600 ps und einer Flankensteilheit/Anstiegszeit von

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

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

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

sein. Die Eingangskapazität kann 3 bis 15 pF betragen.

Einfluss haben diese Größen auf die Signalintegrität, hinzu

kommt noch der starke Einfluss der Leiterplatte. (ah)

n

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

68 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


EMV

Koppel-/Entkoppelnetzwerk

Für Telekom-Surge-Prüfungen

Das neue CDN (Koppel-/Entkoppelnetzwerk)

für Surge-Prüfungen von Teseq mit

der Bezeichnung CDN HSS-2 ermöglicht

unkomplizierte Surge-Prüfungen mit

1,2/50 µs Pulsen an aktiven Telekommunikations-

und High-Speed-Ethernet-Anschlüssen.

Das Koppel-/Entkoppelnetzwerk

eignet sich sehr gut für den Einsatz in

Prüflabors.

Um ein Höchstmaß an Reproduzierbarkeit

und Überspannungsschutz zu geben,

werden die Spezifikationen gemäß IEC

61000-4-5 erfüllt beziehungsweise übererfüllt.

Weitere Entkopplungselemente für

den Schutz zum Beispiel des Protokollanalysators

sind nicht erforderlich. An bereits

vorhandene Surge-Generatoren kann das

Koppel-/Entkoppelnetzwerk angeschlossen

werden. Ein sehr flexibler Einsatzbereich

ergibt sich aus der variablen Kopplungsmöglichkeit

auf die zu testende Leitungszahl.

Durch die entsprechende Jumper-Auswahl

wird pro Paar mit 40 Ω und

einem Kondensator in Reihe eingekoppelt.

(Bild: Teseq

Bestens geeignet ist das Gerät für Prüfungen

von ISDN und Ethernet 10/100 BaseT

sowie 1000 BaseT auf UTP (Unshielded

Twisted Pair). Die maximale Betriebsspannung

beträgt 100 VDC zwischen den

Paaren. Der maximale Betriebsstrom ist

mit 1 A spezifiziert.

In den Applikationsbereich des CDN

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

Das neue Netzwerk bietet eine maximale

Surge-Prüfspannung von 2 kV mit

einem maximalen Surge-Spitzenprüfstrom

von bis zu 50 A. und einer maximalen

Restspannung an Zusatzgeräten von nur

65 V. Das Koppel-/Entkoppelnetzwerk hat

ein Gewicht von etwa 15 kg. Die Abmessungen

betragen 200 x 200 x 470 mm 3

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

infoDIREKT

Das Koppel-/Entkoppelnetzwerk

für Surge-Prüfungen

eignet sich zum Prüfen

von ungeschirmten,

symmetrischen Hochgeschwindigkeits-Telekommunikationsleitungen.

667ei0213

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EMV

Bild: psdesign1 - Fotolia.com

70 elektronik industrie 02/2013

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EMV

Blitzeinschläge detailliert analysieren

Mehr Verfügbarkeit bei Windenergieanlagen

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

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

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

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

Laut Global Wind Report gab es Ende 2011 weltweit Windenergieanlagen

mit einer Leistung von mehr als 230 GW –

und jährlich kommen mehr als 40 GW hinzu. Um die

Wirtschaftlichkeit der Anlagen zu optimieren, erfolgt die

Überwachung von immer mehr Betriebszuständen und Belastungsparametern.

Eine erhebliche Belastung stellen Schäden durch

Blitzeinschläge dar. Blitzeinschläge verursachen direkte Schäden,

die man sofort erkennt. Zusätzlich machen sich aber auch weniger

auffällige Schädigungen erst im weiteren Betrieb der Anlage bemerkbar,

die dann oft hohe Kosten verursachen. Mit Hilfe eines

umfassenden Überspannungsschutzkonzepts schützt man elektrische

und elektronische Komponenten.

Detailliertes Erfassen von Blitzeinschlägen

Für die mechanische Struktur der Rotorblätter und des Maschinenstrangs

gilt dies nur bedingt. Um dort Schäden frühzeitig zu

erkennen, bedarf es einer intensiven Untersuchung der Anlagenteile.

Üblicherweise erfolgen hier turnusmäßige Inspektionen. Die

tatsächliche Belastung der WEA durch Blitzeinschläge wird bei der

Einsatzplanung jedoch nicht berücksichtigt.

Mit Hilfe des polarimetrischen Blitzstrom-Messsystems LM-S

lassen sich Blitzströme erfassen und aus der Ferne auswerten. Die

Speicherung der ermittelten charakteristischen Kennwerte des

Stroms erfolgt mit Datum und Uhrzeit des Blitzeinschlags: die Ladung

und spezifische Energie des Blitzstroms, Blitzstrom-Amplitude

und die maximale Stromsteilheit. Durch den Einsatz von bis

zu drei Sensoren pro Auswerteeinheit lässt sich auch das Rotorblatt

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

jeweils ein Sensor auf der blitzstromführenden Ableitung innerhalb

eines jeden Rotorblatts montiert. Die Auswerteeinheit instal-

Auf einen Blick

Blitzstrommessung in Windenergieanlagen

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

der Blitzeinschläge in den Rotorblättern einer Windkraftanlage. Der

Anwender kann bedarfsgerechte Wartungen durchführen, da die Datenübertragung

bei Blitzeinschlag online erfolgt. Das Fernwartungssystem

gibt an, ob und welche Rotorblätter beschädigt sind und wann

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

die detailliert erfassten Blitzdaten optimal auszuwerten.

infoDIREKT www.all-electronics.de

200ei0213

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

in Windenergieanlagen.

liert man in der Nabe und verbindet sie über Lichtwellenleiter mit

den Sensoren (Bild 2).

Um die detailliert erfassten Blitzdaten optimal auszuwerten,

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

Belastung der Anlage durch Blitzeinschläge bewerten

und nur so kann der Betreiber erforderliche Wartungsarbeiten

rechtzeitig einleiten sowie unnötige Inspektionen vermeiden. Die

Auswerteeinheit besitzt einen Öffner-Kontakt und ist über eine

Ethernet-Schnittstelle erreichbar. Der Öffner signalisiert durch einen

Impuls jeden Blitzeinschlag. Dieses Signal lässt sich an einen

Zähler anschließen oder mit einer Steuerung verbinden, um im

Falle eines Blitzeinschlags eine Folgeaktion zu initiieren. Über

Ethernet erfolgt der Abruf der blitzstromtypischen Kennwerte, um

den Blitzeinschlag zu bewerten. Je nach Charakteristik des Blitzstroms

wird dann über eine weitere Inspektion, eine sofortige Reparatur

oder sogar eine Abschaltung der gesamten Anlage entschieden.

Aber auch die Information, dass kein oder nur ein geringer

Blitzeinschlag stattgefunden hat, ist von großer Bedeutung, um

kostenintensive Untersuchungen der Anlage auf Blitzschäden hin

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

denn gerade dort sind Fehleinsätze und Ausfallzeiten viel

kostspieliger.

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02 / 2013 71


EMV

Bilder: Phoenix Contact

Bild 2: Die drei optischen Sensoren sind über

Lichtwellenleiter mit der Auswerteeinheit in der

Nabe verbunden.

Bild 3: Mit GSM-Modem ist nur eine Spannungsversorgung

erforderlich, um Messdaten unabhängig

von der Infrastruktur abzurufen.

Bild 4: Ein Sensor des Blitzstrom-Messsystems

auf der Blitzstromableitung in

der Blattwurzel.

Autark kommunizieren über GSM

Die Position der Auswerteeinheit in der rotierenden Nabe erschwert

das Einbinden in ein Netzwerk. Über die konfigurierbare

IP-Adresse lässt sich das Messsystem problemlos in die Netzwerkinfrastruktur

einbinden. Eine Netzwerkverbindung über Schleifringe

oder eine drahtlose Variante zwischen Nabe und Maschinenhaus

ist aber nicht immer möglich. Gerade ältere Anlagen benötigen

hier eine Alternative. Ist ein Mobilfunknetz vorhanden, kann

die Kommunikation auch unabhängig von der bestehenden Netzwerkstruktur

erfolgen. Über ein GSM-Modem ist sowohl die Nutzung

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

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

So lassen sich aus der Ferne Einstellungen anpassen und die Messdaten

auswerten. Dafür ist lediglich eine zuverlässige Spannungsversorgung

erforderlich (Bild 3).

Suzlon zeigt, wie es geht

Suzlon, ist laut eigner Aussage der weltweit fünftgrößte Hersteller

von Windenergieanlagen mit Hauptsitz in Indien. Das Unternehmen

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

anderem mit dem Entwickeln von WEA; auch die Konzeption

der Blitz- und Überspannungsschutzsysteme erfolgt hier. In einer

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

Messsystem LM-S umfassend geprüft. Im Vordergrund stehen dabei

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

einschlagen. Die Sensoren sind jeweils in der Blattwurzel

am Blitzstromableiter angebracht, die Auswerteeinheit befindet

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

m Turmhöhe und 85 m Rotordurchmesser ist nur über die Dachluke

des Maschinenhauses möglich.

Hohe Temperaturen strapazieren Elektronik

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

Herausforderungen. Die durch die Jahreszeiten bedingten Temperaturschwankungen

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

Temperaturen strapazieren die Elektronik. Denn durch die Rotation

der Nabe sind die Lüftungsschlitze und der Kamineffekt zum

Kühlen nicht wirksam. Auch die ständigen Vibrationen durch die

schnell drehenden Rotorblätter setzen der Anlage enorm zu. Weil

man im Servicefall alle Anlagenteile in der Nabe als Kletterhilfe

nutzt, müssen die Lichtwellenleiter trittsicher sein, was ihr Verlegen

erschwert. Die Sensoren sind mittig auf der Ableitung angebracht

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

Verstellen der Rotorblätter (pitchen) darf die Sensoren jedoch

nicht verschieben.

Warum Blitze analysieren

Suzlon misst die Blitzeinschläge hauptsächlich, um Rückschlüsse

aus der Relation zwischen den Blitzparametern und der damit verbundenen

Zerstörung zu ziehen. Die Zerstörung durch einen

Blitzeinschlag im Rotorblatt kann äußerst vielfältig sein. Die Struktur

des Rotorblatts selbst kann Schaden nehmen, aber auch die Lager

am Übergang von der Blattwurzel zur Nabe, das Getriebe und

auch die elektrische Anlage können in Mitleidenschaft gezogen

werden. Mit einer umfassenden Datenbasis über Blitzdaten und

analysierten Schäden lassen sich alle Service-Einsätze optimieren

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

und nicht von Zeitintervallen. Damit vermeidet man unnötige

Ausfallzeiten. Durch diese Vorteile wird ein umfassendes

Anlagen-Monitoring immer wichtiger.

Um die Analyse-Ergebnisse zu kommunizieren, setzt Suzlon in

Bitburg eine Komplettlösung von Phoenix Contact ein: Stromversorgung,

Auswerteeinheit, Überspannungsschutz, GSM-Modem

und Anschlussklemmen sind im Schaltkasten verdrahtet (Bild 5).

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

für Verdrahtung und Anschluss deutlich reduziert. Über das

GSM-Modem erfolgt – unabhängig von der Kommunikation in

der WEA – die Übertragung der Daten. (rao)

n

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

Industry Support bei Phoenix Contact in Blomberg.

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

für Netz- und Signal-Qualität Trabtech bei Phoenix

Contact in Blomberg.

72 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


EMV

Elektrische, magnetische und thermische Analyse

Spezialsoftware für elektromagnetische Untersuchungen

Bild: Cedrat

Mit der Spezialsoftware für elektromagnetische und thermische Untersuchungen können elektrische

Vorrichtungen modelliert und optimiert werden.

Flux v11.1 wurde von Cedrat in Zusammenarbeit

mit dem Labor G2ELab in der Region

Grenoble in Frankreich entwickelt. Die Software

ermöglicht eine sehr gründliche elektrische,

magnetische und thermische Analyse

nach der Finite-Elemente-Methode. Entwickler

können Versuche durchführen (wie

etwa virtuelle Laborversuche), und Ergebnisse

miteinander vergleichen, die unter

verschiedenen Bedingungen erzielt wurden.

So kann auf kostenintensive Prototypen verzichtet

und zeitsparend gearbeitet werden.

Die Version Flux v11.1 bietet Verbesserungen

bei der Datenverarbeitung sowie bei

PCIM_2013_ANZ_D_210x105 vereinheitlichten und 01.10.12 parametrierbaren

18:06 Seite 1

Umgebungen in 2D und 3D. Geometrie und

Vernetzung sind einfacher zu handhaben

und sorgen für schnelle, realistische und zuverlässige

Ergebnisse. Verbesserungen wurden

außerdem bei der Datenvorverarbeitung

vorgenommen: So besteht nun die

Möglichkeit, Daten in 2D abzubilden und in

3D nachzubearbeiten, aus den vorhandenen

Datenmengen 2D- und 3D-Kurven zu erstellen

und Kraftdichten zu exportieren.

Weiter kann Flux v11.1 an die häufigsten

Anwendungen individuell angepasst werden.

Außerdem ermöglicht die neue Version

schnellere Auflösungen in 3D und den

Einsatz neuer direkter Linear-Parallellöser

(MUMPS und Pardiso). Hinzu kommen eine

bessere und schnellere Konvergenz bei

anspruchsvollen Fällen, hoch entwickelte

Simulationstechniken sowie ein erweiterbarer

Start in 2D und 3D mit einer Zeitschrittanpassung

für genaue und schnellere transiente

Berechnungen.

In aktuellen Projekten wird die Software

in den Bereichen Elektromobilität oder erneuerbare

Energien eingesetzt. Sie bietet

eine vielfältige Kopplung der modellierten

Vorrichtung nach der Finite-Elemente-

Methode und die Steuerung mit der Systemdimension.

Durch dieses zusätzliche

Feature kann die Anwendung unter Berücksichtigung

aller Umgebungsbedingungen

validiert werden.

Projekte mit dünnen Wänden sind nach

der Finite-Elemente-Methode ganz besonders

schwierig zu modellieren. Die Software

Flux umgeht dieses Problem, indem

Volumenelemente als Schalenelemente behandelt

werden. So wird etwa bei Schiffsanwendungen

eine präzise und zeitsparende

Modellierung ermöglicht. Mit den neuesten

Funktionen können nun auch Schalenelemente

mit Aussparungen simuliert

werden, wie etwa bei Flugzeugrümpfen,

wenn diese an einen Stromkreis angeschlossen

sind. Dies ermöglicht neue Untersuchungen,

beispielsweise zur Niederfrequenz-EMV.

(ah)

n

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649ei0213

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EMV

Neue Produkte

Umfassende Messtechniklösungen

EMV-Messtechnik

Neue Messtechniklösungen gibt es von

Rohde & Schwarz. Mit dem neuen ESRP

folgt das Precompliance-Modell des sehr

schnellen EMV-Messempfängers ESR. Außerdem

stellt das Unternehmen sein erstes

automatisiertes Testsystem für den neuen

Standard ETSI EN 300 328 v1.8.1 vor. Und

es gibt Zuwachs im Portfolio der Breitbandverstärker.

Der neue Precompliance-Messempfänger

R&S ESRP von Rohde & Schwarz führt

Diagnose- und Precompliance-Messungen

bis 7 GHz dank Time-Domain-Scan bis zu

200 Mal schneller aus als herkömmliche

Messempfängerlösungen (beispielsweise

CISPR Band B mit Quasipeak). Umfangreiche

Diagnosewerkzeuge wie Spektrumanalyse

mit und ohne Vorselektionsfilter,

Spektrogrammdarstellung, ZF-Analyse sowie

der EMV-Messempfänger-Modus mit

normgerechten Bandbreiten und Detektoren

unterstützen die Entwickler. Der ESRP

lässt sich einfach am übersichtlichen

Touchscreen bedienen. Anwender sparen

somit wertvolle Zeit bei entwicklungsbegleitenden

EMV-Messungen und Vorzertifizierungsmessungen

an Modulen, Baugruppen,

Geräten und Systemen gemäß

CISPR/FCC. So bringen Hersteller ihre

Produkte schneller zur Serienreife.

Mit dem Testsystem TS8997 kündigt das

Unternehmen die erste Testlösung für Zulassungsprüfungen

nach dem neuen Standard

ETSI EN 300 328 v1.8.1 für Wireless-

Geräte im 2,4-GHz-Band an. Die Norm

wird ab 31. Dezember 2014 für alle in der

Europäischen Union verkauften Geräte,

die dieses Frequenzband nutzen, verpflichtend.

Hierunter fallen WLAN nach

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

Gegenüber dem Vorgängerstandard

v1.7.1 erfordert die v1.8.1 eine

Bild 2: Der neue

Verstärker BBA150 für

den Mikrowellenbereich

deckt den

Frequenzbereich von

0,8 bis 3,0 GHz ab.

Bild 1: Der neue

Precompliance-

Messempfänger

ESRP führt

Diagnose- und

Precompliance-

Messungen bis

7 GHz aus.

spezielle Leistungsmessung, die bislang

kommerziell nicht verfügbar ist. Die Messung

erfolgt zeitsynchron auf vier Kanälen

und unterstützt damit Geräte mit MIMO

und Beamforming. Der Messablauf ist vollautomatisiert,

die Auswertung ist im Testsystem

implementiert. Insbesondere Gerätehersteller

und Testhäuser können in

der Entwicklung und Zertifizierung prüfen,

ob neue Produkte die Zulassungskriterien

erfüllen.

Auch im Bereich Breitbandverstärker erweitert

der Messtechnikexperte sein Angebot

für EMV-Anwender. BBA150, der neue

Verstärker für den Mikrowellenbereich

deckt den Frequenzbereich von 0,8 bis

3,0 GHz ab und ist in verschiedenen Leistungsklassen

zwischen 30 und 200 W verfügbar.

Die Geräte dieser Verstärkerfamilie

sind besonders kompakt und sehr leicht.

Beispielsweise benötigt das 200-W-Modell

nur vier Höheneinheiten. Zusammen mit

dem bereits etablierten BBA100 werden somit

Verstärkerlösungen von 9 kHz bis

3,0 GHz angeboten für Störfestigkeitstests

nach verschiedenen EMV-Normen. (ah) n

infoDIREKT

666ei0213

Bilder: Rohde & Schwarz

Bild: Chomerics Europe/Parker Hannifin

Geschirmte Fenster sind erforderlich,

um EMI-Schutz zu ermöglichen

und die Einhaltung von

EMV-Vorschriften in verschiedensten

Produkten zu gewährleisten.

Sie bieten eine Kombination

aus Abschirmung, optischer

Support vom Konzept bis zur Fertigung

Optische Fenster für EMV/EMI-Schutz

Übertragung, mechanischer und

umgebungsbedingter Festigkeit.

Chomerics’ Fertigung in Grantham

hat sich seit über zehn Jahren

etabliert. Das Angebot umfasst

gegossene und laminierte Fenster,

die geschirmt oder nicht geschirmt

erhältlich sind. Die wachsende

Nachfrage nach Touchscreen-Bedienung

kann auch erfüllt

werden. In anspruchsvollen

Umgebungen, in denen optische

Fenster zum Einsatz kommen,

werden resistive anstelle kapazitiver

Touchscreens bevorzugt.

Diese lassen sich mit Handschuhen

bedienen und reagieren weniger

empfindlich auf Benutzereingaben.

Eine relativ neue Anforderung

können die Entwickler von

Parker jetzt bedienen, indem sie

bereits in der Frühphase eines

Projekts eng mit dem Kunden zusammenarbeiten,

um zum Beispiel

eine Heizung in das optische

Fenster zu integrieren. Dabei wird

eine spezielle Schicht in die Baugruppe

eingebracht. Dies ist vor

allem beim Betrieb unter extremen

Umgebungsbedingungen erforderlich.

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532ei0213

74 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


EMV

Neue Produkte

Störgeräuschabsorber

Unterdrückung von Störgeräuschen ohne Minderung des Wirkungsgrads

Die neuen Störgeräuschabsorber

der YNA15-Serie von TDK in der

Gehäusegröße 1005 (IEC) wurden

speziell zur Unterdrückung von

Störgeräuschen entwickelt, die

von getakteten Stromversorgungen

verursacht werden können.

Über eine Nennspannung von 25

V und eine Kapazität von 0,1 µF

verfügen die neuen Bauelemente.

Je nach Typ beträgt der ESR-Wert

(äquivalenter Serienwiderstand)

zwischen 50 mΩ und 1,0 Ω.

Durch den Einsatz dieses Bauelements

auf der Primärseite von

getakteten Stromversorgungen

lassen sich Störgeräusche und

Spannungsschwingungen um 3,5

dB (beziehungsweise um etwa

ein Drittel) dämpfen, ohne dass

sich hierdurch der Wirkungsgrad

verringert. Darüber hinaus können

mit dieser Serie von Störgeräuschabsorbern

folgende drei

Bauelemente ersetzt werden: ein

Widerstand und ein Kondensator

in der Snubberbeschaltung sowie

ein Entkopplungskondensator.

infoDIREKT

650ei0213

Bild: TDK

Bild: Frankonia EMC Test-Systems

EMI-Messempfänger

Schlüsselfertige EMV-Laboratorien

Frankonia EMC Test-Systems

stellt einen neu entwickelten EMI-

Messempfänger für den Frequenzbereich

von 9 kHz bis 6 GHz

vor und schließt damit die letzte

Lücke in ihrem Lieferprogramm

für schlüsselfertige EMV-Laboratorien.

Das kompakte Gerät (19

Zoll, 1 HE, 5 kg) ermöglicht aufgrund

weitestgehend digitaler

Technik komplette Messdurchläufe

in nur wenigen Sekunden.

Der „CORE-6“ verfügt über Peak-,

Quasi-Peak-, Average-, RMS-,

RMS-Average- und CISPR-Average-Detektoren

und entspricht

zu 100 Prozent den Anforderungen

nach CISPR 16-1-1. Ein 20

dB Vorverstärker von 9 kHz bis 6

GHz sowie ein Pulslimiter für den

Frequenzbereich 9 kHz bis 30

MHz sind bereits im Gerät integriert.

Bedient wird der CORE-6

mittels einer Steuersoftware, die

sowohl vollautomatische Prüfabläufe

als auch einen quasi manuellen

Betrieb ermöglicht.

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654ei0213

EMV-Abschirmung auch als SMD

Dänische Firma fordert die großen, globalen Hersteller heraus

Im Bereich Serienfertigung von EMV-Abschirmungen

kann Mekoprint nun auch

sehr große Serien von geätzten und gestanzten

Komponenten, unter anderem

auch für fernöstliche Hersteller, anbieten.

Mit Komponenten, die für SMD-Bestückung

vorbereitet sind, wird Mekoprint

jetzt zu einer ernsten Herausforderung für

seine globalen Konkurrenten.

Im weltweiten Fertigungsumfeld unterscheidet

man oft zwischen westlicher Produktion

und der Produktion, die in kostengünstigen

fernöstlichen Ländern ausgeführt

wird. Obwohl es vielleicht nur kleine

Beträge sind, welche die Preise zwischen

westlich und fernöstlich hergestellten Produkten

unterscheiden, zählt die Marge,

wenn es sich um sehr große Stückzahlen

handelt. Hinzu kommt der logistische Gesichtspunkt.

Obwohl die Komponenten gewinnbringend

in Dänemark hergestellt

werden können, wird eventuell der Transport

ein Problem, wenn die Montage der

Komponenten in einem fernöstlichen Land

stattfindet.

Für die SMD-Bestückung vorbereitete EMV-

Abschirmungen von Mekoprint aus Støvring,

Dänemark.

In seiner Produktion von geätzten und

gestanzten EMV-Abschirmungen verfügt

Mekoprint über einen hohen Automatisierungsgrad.

Damit wird das Unternehmen

wettbewerbsfähig, obwohl die Produktion

in Dänemark stattfindet.

Um den Kunden die Serienproduktion

und Montage im Fernosten anzubieten, hat

Mekoprint ein Modell etabliert, das die

wettbewerbsfähige Produktion von EMV-

Abschirmungen in Asien – in der Nähe

von den Produktionsanlagen der Kunden

– sichert. „Für die Wettbewerbsfähigkeit

Bild: Mekoprint

unserer Kunden ist es wichtig, dass die

EMV-Abschirmungen – außerhalb eines

wettbewerbsfähigen Preises – auch perfekt

ausgeführt sind, sowie dass die Installation

der EMV-Boxen fehlerfrei und mit nur minimalstem

Verschnitt geschehen kann“,

sagte Mekoprint-Produktmanager Stefan

Kowalski.

Die Massenproduktion ist unabhängig

von der Produktionstechnologie, was bedeutet,

dass die EMV-Schirmungen, welche

aus Dünnblech gefertigt sind, ebenso

leicht durch Ätzen als auch durch Stanzen

hergestellt werden können. Es hängt von

der Komplexität, dem Design und den Materialien

in jedem einzelnen Fall ab, und

auch hier ist das hoch spezialisierte Wissen

das Mekoprint besitzt, ausschlaggebend für

die Qualität, die Stabilität und Ausbeute

der Produktion. Wo es für den Kunden relevant

und technisch möglich ist, wird

SMD-Bestückung direkt an der Montagelinie

empfohlen. (jj)

n

infoDIREKT

534ei0213

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 02/2013 75


Neue Produkte

Synchrone Abwärtswandler

Im 2 mm x 1,5 mm kleinen QFN-Gehäuse

Reichweite bis zu 10 km

Datenübertragungen im 868-MHz-Frequenzband

Bild: Endrich

Neu im Portfolio von Endrich ist

eine Serie voll integrierter, synchroner

Abwärtsschaltwandler in

einem kleinen QFN-Gehäuse mit

Abmessungen von nur 2 × 1,5

mm 2 . Die Produkte der MP215x /

MP216x-Familie eignen sich zur

Umwandlung von Eingangsspannungen

im Bereich von 2,5 bis 6 V

zu Ausgangsspannungen von 0,6

bis 5,5 V bei einem Laststrom von

bis zu 1 A/2 A. Sie sind für eine

Vielzahl von Anwendungen geeignet

und werden unter anderem in

Speichersystemen (SSDs / HDDs),

Netzwerkkarten, tragbaren und

batteriebetriebenen Geräten, Embedded-Lösungen

sowie Pointof-Load-Stromversorgungen

eingesetzt.

Ein Merkmal dieser Abwärtswandler

ist die sogenannte

adaptive Regelmethode COT

(constant-on-time), die eine komplizierte

Regelkreiskompensation

überflüssig macht und so das Design

vereinfacht. Die von MPS

selbst entwickelte COT-Regelung

gewährleistet das beste Transientenverhalten

branchenweit.

infoDIREKT

663ei0213

Bild: Telit

Das neue Short-Range-Modul

LE70-868 von Telit Wireless Solutions

bietet lizenzfreie drahtlose

Datenübertragungen im

868-MHz-Frequenzband mit einer

Reichweite von bis zu zehn Kilometern.

Das neue Modul ist für

drahtlose Punkt-zu-Punkt- oder

Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen

konzipiert und ermöglicht Datenübertragungen

mit einer

Reichweite von bis zu zehn Kilometern.

Damit ist es sehr gut für

den Einsatz bei M2M-Lösungen in

Wind- und Solaranlagen oder in

der Landwirtschaft geeignet. Es

arbeitet mit der lizenzfreien Funkfrequenz

von 868 MHz und bietet

eine konfigurierbare Sendeleistung

von bis zu 500 mW sowie

eine Empfangsempfindlichkeit

von -112 dBm. Hohe Ausfallsicherheit

und eine Reichweite von

bis zu zehn Kilometern sind damit

sichergestellt. Unterstützt werden

Datenraten von bis zu 57,7 kbit/s

bei einer hohen Übertragungsqualität

(„Link Budget“) von 139 dB.

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641ei0213

Stromversorgung

AC/DC-Module mit 40 und 50 W Leistung

Metallschicht-Präzisions-Melf-Widerstände

Erweiterter Arbeitstemperaturbereich

Bild: Peak Electronics

Peak Electronics hat ihre Stromversorgungsserie

PPM um die

zwei AC/DC-Wandler PPM50 mit

50 W Leistung und PPM40 mit 40

W ergänzt. Die Module zeichnen

sich durch einen hohen Wirkungsgrad

von bis zu 84 Prozent

aus, der abhängig von der Ausgangsspannung

ist. Bislang umfasste

die PPM-Serie neben einem

60 W-Wandler weitere Versionen

mit einer Leistung zwischen

2 und 20 W. Je nach Typ liefern

die PPM-Module eine Ausgangsspannung

von 5, 9, 12, 15 und 24

V DC. Der universelle Eingangsbereich

reicht von 85 bis 264 V AC

beziehungsweise von 120 bis 370

V DC. Die AC/DC-Wandlerserie

weist eine geringe Standby-Verlustleistung

von 0,5 W und einen

niedrigen Ripple & Noise auf. Ohne

externe Beschaltung wird ein

elektrostatischer Schutz von 6 kV

/ 8 kV und eine Surge Pulse Group

Class 4 erreicht. Darüber hinaus

verfügt der Konverter über einen

Kurzschlussschutz, einen Überspannungs-

und Überstromschutz

und zeigt ein EMV-Verhalten.

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646ei0213

Bild: WDI

Der taiwanesische Hersteller Viking

Tech (im Vertrieb bei WDI)

erweitert sein Portfolio für die

Metallschicht-Präzisions-Melf-

Widerstände um die Bauform

0102 Micro-Melf. Die Nennleistung

der Standardversion beträgt

1/8 W bei Arbeitsspannungen von

150 und 300 V Überlast. Eine

Leistung von 1/5 W bei Arbeits-

spannungen von 200 und 400 V

Überlast erreicht die erweiterte

Version. Für die gesamte CSR-

Serie gilt der erweiterte Arbeitstemperaturbereich

von -55 bis

155 °C. Von 0,1 bis 5 Prozent reichen

die erhältlichen Toleranzen,

der Temperatur-Koeffizienten von

15 bis 100 ppm und der Ohmwertbereich

erstreckt sich von

220 mR bis hin zu 2 M. Anwendung

finden die Widerstände mit

ihrer hohen Langzeitstabilität unter

anderem in den Bereichen

Medizintechnik, Telekommunikation,

Messtechnik sowie Sensorik,

und so weiter.

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652ei0213

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Keramisch verfüllte, silikonfreie Wärmeleitpaste

Die keramisch verfüllte, silikonfreie

Wärmeleitpaste WLPK von

Fischer Elektronik besteht aus einem

synthetischen Polymer und

ermöglicht eine schnelle sowie

wirkungsvolle Wärmeableitung in

einem Temperaturbereich von -60

bis +150 °C. Bei der Auslegung

funktioneller Entwärmungskonzepte

ist es äußerst wichtig, Eng-

pässe entlang des thermischen

Pfades so früh wie möglich zu

analysieren und diese wärmetechnisch

zu optimieren. Besondere

Aufmerksamkeit gebührt

hierbei der richtigen Kontaktierung

des elektronischen Bauteils

auf der Wärmesenke durch geeignete

Wärmeleitmaterialien. Mit

dieser Wärmeleitpaste entspricht

Bild: Fishcer Elektronik

Fischer Elektronik den Anforderungen

des Marktes nach einer

Wärmeleitpaste mit hoher Wärmeleitfähigkeit

(l = 10 W/m*K).

Unter normalen Anwendungsbedingungen

wird die Paste nicht

verhärten, austrocknen oder

schmelzen. Sie unterliegt auch

keinen besonderen Lagervorschriften.

Für eine einfache Handhabung

ist sie standardmäßig in

Kunststoffspritzen mit 3, 5 und 10

ml abgefüllt. Weitere Gebindegrößen

und -arten sind realisierbar.

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647ei0213

76 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Neue Produkte

Bild: Namiki

Getriebemotoren

Äußerst klein und leicht

Namiki stellt Getriebemotoren vor,

die weltweit zu den kleinsten und

leichtesten gehören. Die drei Modelle

der SBL015-Serie besitzen

lediglich einen Durchmesser von

1,5 mm bei Längen von 9,4; 10,0

und 10,5 mm. Bei einer Nennspannung

von 3 VDC arbeiten die

Motoren. Der Typ SBL015-06XX-

PG40 weist ein Übersetzungsverhältnis

von 40:1 (2 Stufen) auf, bei

einer Spindeldrehzahl ohne Last

von 3800 rpm und einem Nenndrehmoment

von 100 mNm. Modell

SBL015-06XXPG254 hat ein

Verhältnis von 254:1 (3 Stufen) bei

600 rpm und 450 mNm und der

SBL015-06XXPG1609 mit 1609:1

(4 Stufen), 95 rpm und 2070

mNm. Zum Einsatz kommen die

bürstenlosen Motoren in hochentwickelten

medizinischen Ausrüstungen

und in Minirobotern.

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653ei0213

Geringer Einschaltwiderstand

Vollbrücken-MOSFET-Module im SO-8-Gehäuse

Bluetooth-Smart-Module

Übertragung serieller Daten

Die neuen Bluetooth-Smart-Module

OLS425 und OLS426 von

Connect Blue (Vertrieb: SE Spezial-Electronic)

erreichen Datenraten

bis 56 kbit/s und lassen sich

sehr einfach konfigurieren.

Grundsätzlich ist für die Übertragung

serieller Daten mit Hilfe herkömmlicher

Bluetooth-Technologie

das Profil SPP (Serial Port

ser neuen Technologie können

auch Bluetooth-Smart-Geräte Daten

seriell übertragen. OLS425

und OLS426 sind die ersten Module

mit diesem Service. Das bereits

verfügbare Bluetooth 4.0

SMARTready-Dual-Mode-Modul

OBS421 kann mit einer neuen

Firmware entsprechend aufgerüstet

werden. Sehr leicht und

Bild: ConnectBlue/SE Spezial-Electronic

Die Vierfach-Enhanced-Mode-

Komplementär-MOSFET-Module

AP9930GM-HF-3 von Apec (Vertrieb:

HY-Line Power Components)

können auf einfache Weise

als Vollbrücke betrieben werden,

um Anwendungen wie Servo- und

Gleichstrommotoren zu versorgen.

Die Bausteine im SO-8-SMD-

Gehäuse sind einfach anzusteuern

und haben einen niedrigen

Einschaltwiderstand. In beiden

Zweigen beträgt die Drain-Source-Spannung

U DS

30 V, der zulässige

Spitzenstrom 20 A. Der Einschaltwiderstand

R DS(ON)

liegt bei

Bild: HY-Line Power Components

33 mΩ im N-Kanal und 55 mΩ im

P-Kanal; der Dauer-Betriebsstrom

I D

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

im P-Kanal. Im Betrieb darf die

Temperatur des Chips zwischen

-55 und 150 °C liegen.

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662ei0213

Profil) vorgesehen. Die Anforderungen

dieses Profils können jedoch

von dem auf geringen Energieverbrauch

ausgelegten Bluetooth-Smart-Standard

(Bluetooth

Low Energy) nicht erfüllt werden.

Aktuelle Bluetooth-Smart-Hardware

verfügt daher üblicherweise

nicht über SPP und die mit diesem

Profil verbundene Fähigkeit

zur seriellen Datenkommunikation.

Diese Lücke schließt jetzt der

„Low-Energy-Serial-Port-Service“

von Connect Blue. Mit diezwar

mithilfe von AT-Kommandos

können die neuen Bluetooth-Adapter

konfiguriert werden. Aufwändige

Script-Sprachen oder

eine Embedded-Programmierung

sind nicht erforderlich. Beide Produkte

unterstützen Datenraten

bis 56 kbit/s und überbrücken

Freifeld-Entfernungen von bis zu

200 m. Die Einsatztemperatur

darf in einem Temperaturbereich

von -40 bis +85 °C liegen.

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661ei0213

Router und Terminals

– Made in Germany –

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

Die MC Technologies

Terminals und Festnetzrouter

sind für den industriellen Einsatz

konzipiert. Je nach Anforderung

kann zwischen Mobilfunkroutern

mit hoher und mittlerer Bandbreite

bzw. LAN-Routern gewählt werden.

26.-28.02.2013

Halle 4, Stand 343

Wireless Modules

Verbindungstechnik

Kabelkonfektion

www.mc-technologies.net

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

Mess- u. Prüftechnik

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Neue Produkte

Embedded-Prozessormodul

Unterschiedliche Performance und Ausstattung

Snap-in-Montage

IEC-Steckerfilter mit 2-poligem Netzschalter

Bild: MSC

MSC kündigt ein weiteres Mitglied

seiner Nano-RISC-Familie

von Embedded-Prozessormodulen

an. Das Nano-RISC-Modul

AM335X basiert auf dem ARM-

Prozessor AM335x von Texas Instruments,

der als Familie von

Cortex-A8-CPUs zwischen 300

und 800 MHz aufwartet. Über bis

zu 512 MByte DDR3 DRAM, bis zu

512 MByte SLC NAND Flash verfügt

das Modul, optional bis zu 64

GByte eMMC Flash. Durch den

Micro-SD-Sockel können Flash-

Memorykarten weiteren nichtflüchtigen

Speicher hinzufügen.

Das Embedded-Prozessormodul

entspricht der Nano-RISC-Spezifikation

und bietet Schnittstellen

wie Ethernet, USB, CAN, UART,

SPI, I 2 C und I 2 S Audio.

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644ei0213

Bild: Schaffner

Die IEC-Steckerfilter FN 9264S

erweitern die Produktpalette von

Schaffner um eine Snap-in Variante.

Für Blechstärken von 1 bis

2,5 mm eignet sich die Standardausführung.

Mit ihrem genormten

IEC-C14-Netzgeräteste-

cker verbinden die Module die

Funktion der EMV-Filter mit einem

2-poligen Netzschalter in einem

kompakten, rundum abgeschirmten

Stahlgehäuse, bei schneller

und sicherer Montage. Faston-

Stecker vereinfachen den Kabelanschluss

im Gerät. Durch die

optimierte Flächenanbindung an

die Gerätewand ist auch in sehr

engen Bauräumen eine Entstörung

gegenüber Baugruppen oder

Kabeln im Inneren des Gerätes

sichergestellt.

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648ei0213

Flacher 1-HE-19-Zoll-Industrierechner

Mit PCI Express-Steckplatz

Embedded Workbench

Anwendungsentwicklung mit AVR 8-Bit-MCUs

Bild: DSM Computer

Eine hohe Performance auf kleinem

Raum bietet das 1 HE flache

19-Zoll-System 96I1303-MB-

QM67 von DSM Computer. Der

Industrierechner ist, wie alle neuen

Modelle der Infinity-Familie, in

einem funktionalen, hellgrauen

Industriegehäuse mit schwarz-

grauer Klappe an der Front untergebracht.

Zusätzlich ist ein von

vorne wechselbarer Luftfilter als

Staubschutz montiert. Vorgesehen

ist der Rechner für den Einbau

in 19-Zoll-Schränke, er ist

jedoch auch als Stand-Alone-Gerät

erhältlich. Die Bautiefe seines

stabilen Gehäuses beträgt nur

303 mm, die Bauhöhe liegt bei 44

mm. Bedienelemente, wie Netzschalter

und 2 x USB, Laufwerke

und Luftfilter befinden sich geschützt

hinter einer Metalltüre.

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664ei0213

Bild: IAR Systems

IAR Systems stellt die Version

6.20 seiner Entwicklungstools für

die AVR-8-Bit-Mikrocontroller von

Atmel vor. Diese aktuelle Version

der IAR Embedded Workbench für

AVR bietet einen nutzerfreundlichen

Texteditor und Source-

Browser, neue Debugger-Funktio-

nalitäten und Unterstützung für

zusätzliche Prozessoren. Der

Texteditor erleichtert die Codierung

mit zeitsparenden Funktionen

wie Autovervollständigen,

Parameter-Hinweise, Code-Folding,

Blockauswahl, Blockeinrücken,

Klammerzuordnung, Zooming

und Wort/Paragraphen-Navigation.

Einfache Projektnavigation

wird durch den verbesserten

Source Browser erreicht. Er erlaubt

es direkt zu einer ausgewählten

Meldung zu navigieren.

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665ei0213

Neue Eclipse-basierte GUI

Dynamische Softwaretests mit Tessy V3.0

Linear- und Schaltregler

Geringe Ruhestromaufnahme

Bild: Hitex Development Tools

Hitex stellt die Version 3 des

Werkzeugs Tessy zum Unit- und

Integrationstest von eingebetteter

Software vor. Die vollständig neu

gestaltete Benutzerschnittstelle

basiert nun auf Eclipse. In der

Testdaten-Perspektive gibt es einen

tabellarischen Editor für die

Testdaten. Dadurch können die

Testdaten mehrerer Testfälle nebeneinander

angezeigt werden.

Der Anwender kann sich Zusatzinformationen

in anderen Views

parallel auf dem Bildschirm anzeigen

lassen. Ein weiteres Highlight

ist die fortgeschrittene grafische

Anzeige von Testdaten und

Ergebnissen. Zu den Funktionserweiterungen

zählt die Verwaltung

von Anforderungen womit nun die

Nachverfolgbarkeit von Anforderungen

zu Testfällen möglich ist.

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669ei0213

Bild: Rohm Semiconductor

Die Linear- und Schaltregler von

Rohm Semiconductor basieren

auf einer innovativen Technologie

mit geringer Ruhestromaufnahme.

Das neue Power Management

nutzt ein proprietäres

Schaltkreisdesign, das den

Stromverbrauch im Stand-by-

Modus, der sich als kritisch erwiesen

hat, deutlich reduziert.

Dazu wurden kompakte, hoch

präzise Regler mit geringem Ruhestrom

in zwei verschiedenen

Versionen entwickelt. Die BD7xx-

Lx-Serie in einem HTSOP-J8-Gehäuse

sind Linearregler mit geringer

Ruhestromaufnahme, maximal

45 V Eingangsspannung,

einer Ausgangsspannungsgenauigkeit

von ±2 %, 200 oder

500 mA Ausgangsstrom sowie

6,5 μA (typ.) Stromaufnahme.

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670ei0213

78 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Bild: LVDESIGN/fotolia.com

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Literatur

Fachbuch: EMV 2. Auflage

Die wichtigsten Grundmaßnahmen

Der Name des Herausgebers bürgt für

Qualität, Anton Kohling behandelt in dem

Fachbuch mit dem Untertitel „Umsetzung

der technischen und gesetzlichen Anforderungen

an Anlagen und Gebäude sowie

CE-Kennzeichnung von Geräten“ in seiner

zweiten Auflage die wichtigsten EMV-

Grundmaßnahmen wie Erdung, Potenzialausgleich,

Filterung, Schirmung und Verkabelung.

Mit der EMV-Planung wird eine

Methodik zur Sicherstellung der elektromagnetischen

Verträglichkeit vorgestellt.

Des Weiteren werden EMV-Maßnahmen

in Gebäuden und Anlagen aufge zeigt.

Neueste Gesetzgebung und Nor mung

zur CE-Kennzeichnung bilden den Übergang

zu den An forderungen an die Geräte.

Anwendungsbeispiele aus der täglichen

Arbeit und Erfahrungsberichte runden das

gelungene Buch ab.

Man spürt die langjährige Erfahrung des

Herausgebers auf diesem Gebiet, der alle

Themen ohne Ballast dem Leser näherbringt.

Angesprochen werden Hersteller von

Gebäuden und Anlagen, von elektrotechnischen

Systemen und Geräten, Ingenieure

und Techniker aus Planung, Projektierung

2. vollständig

überarbeitete

EMV-Auflage.

und Montage sowie Entwickler, Konstrukteure

und Studierende.

Von Anton Kohling, VDE-Verlag, 2.

vollständig überarbeitete Auflage 2012, 543

Seiten, zahlreiche Abbildungen, ISBN 978-

3-8007-3094-0, 109.-€

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401ei0213

Bild: VDE-Verlag

Neuer Business-Katalog von Conrad

Über 350.000 Produkte und Informationen

Emtron erweitert Linecard mit Cincon

Katalog zeigt LED-Stromversorgungen

Geschäftskunden,

Spezialisten

und

technikinteressierte

Endverbraucher

finden im

neuen Businesskatalog 2013

Band 1 von Conrad maßgeschneiderte

Produktlösungen aus den

Bereichen Messtechnik, Bauelemente,

Automation, Werkstatt und

Kabel in großer Auswahl, für jeden

Bedarf. Zusammen mit Band

2 2012/13 stehen über 350.000

Artikel für den professionellen

Bild: Conrad

Einsatz zur Verfügung. Neu ist das

Hersteller-Teilenummernverzeichnis

zum Download. Neben

der großen Produktvielfalt gibt es

auf den „News & Wissen“-Seiten

Hintergrundinfos, aktuelle Marktneuheiten

und Technologiereports,

unter anderem zu folgenden

Themen: Vernetzt in die Zukunft,

professionelles Arbeiten

mit dem Bodenprüflaser von

Bosch und Energiesparen per

Smartphone mit der intelligenten

Heizungssteuerung MAX.

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690ei0213

Bild: Emtron

Emtron und Cincon Electronics,

ein global tätiger Anbieter von

Schaltnetzteilen und DC/DC-

Wandlern für die Kommunikationsindustrie

sowie für Industrie-,

Medizin- und Consumermärkte,

vereinbarten auf der Electronica

eine Zusammenarbeit in allen Belangen

der LED-Stromversorgung.

In seinem neuen Katalog für 2013

hat Cincon sein komplettes Angebot

an LED-Stromversorgungen

und digitalen Lichtsteuergeräten

nach DALI-Standard auf 29 Seiten

zusammengefasst. Das Angebot

umfasst unter anderem ein- und

mehrkanalige AC/DC-LED-Stromversorgungen

im Leistungsbereich

von 25 bis 150 Watt, DC/

DC-Treiber für dimmbare LED-

Beleuchtungen sowie digitale

LED-Controller nach dem DALI-

Standard. Der Katalog kann bei

Emtron angefordert werden.

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682ei0213

Neuer OKW-Gesamtkatalog

Komplettes Programm auf 220 Seiten

Broschüre für Optokoppler und Fotorelais

Optische Isolierung schnell und einfach

Bild: OKW

Das inhaltliche Erscheinungsbild

des neuen OKW-Gesamtkatalogs

wurde komplett neu gestaltet.

Dabei ist die Produktauswahl in

den Fokus gerückt. Auf 220 Seiten

wird das komplette Programm

an Kunststoffgehäusen und Drehknöpfen

sowie die Möglichkeiten

der Individualisierung dokumentiert.

Bei der Suche nach passenden

Gehäusen und Drehknöpfen

helfen entsprechende Einsatzgebiete:

Mobil/Hand, Wand, Einbau/

DIN, Pult, Tisch/Instrument, Universal,

Zubehör und Drehknöpfe/

Schieberegler. Die Produktvorstellung

enthält Angaben zur

Funktion, Platinenmaße und Empfehlungen

zu Anwendungen.

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681ei0213

Toshiba Electronics

Europe

(TEE) stellt eine

neue Broschüre

für

seine Optokoppler

und

Fotorelais vor,

die als Leitfaden für Entwickler

dient, die mithilfe von Optokopplern

eine galvanische Trennung in

ihren Anwendungen integrieren

wollen. Die kostenlose Broschüre

hilft beim schnellen Auffinden,

Vergleichen und Auswählen rich-

Bild: Toshiba

tiger Optokoppler für verschiedenste

Anwendungsgebiete wie

Automatisierung, Systeme für erneuerbare

Energien und viele

mehr. Auf über 80 Seiten werden

Produktdaten, Blockschaltbilder,

Anwendungsbeispiele und Details

zur Leiterplattenmontage dargeboten.

Eine Auswahlhilfe, Details

über Gehäuse und Isolationseigenschaften

und ein Verweis zu

Wettbewerbsprodukten vereinfachen

die Produktsuche

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680ei0213

80 elektronik industrie 02/2013

www.elektronik-industrie.de


Gewinnspiele

Die Mikrocontroller-Baureihe Kinetis L von

Freescale Semiconductor basiert auf einem

ARM Cortex-M0+ Kern und gehört zu den

weltweit energieeffizientesten MCUs.

Die Anfang 2012 angekündigten 32-Bit-Bauelektronik

industrie-Leser gewinnen immer

Gewinnen Sie eine von zehn Freedom Entwicklungsplattformen

FRDM-KL25Z zur Verfügung gestellt von Freescale Semiconductor!

Einsendeschluss:

30. April 2013

steine sind die ersten,

die in die neue Freescale

Freedom Entwicklungsplattform

einfließen –

ein kompaktes, Strom

sparendes und kosteneffizientes

Evaluationsund

Entwicklungssystem,

das sich hervorragend

für die rasche

Prototypenentwicklung

und die Demonstration

von Applikationen

eignet.

Die im Gewinnspiel ausgelobte

Freescale Freedom

Hardware im Industrie-Standardformat

ermöglicht einen unkomplizierten Zugriff auf die

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

mit den verschiedensten Erweiterungsplatinen

von Drittherstellern aufgerüstet werden.

Über die serielle Schnittstelle, entsprechend

dem offenen Open SDA-Standard, die gleichzeitig

als Debug-Interface dient, lassen sich

Flash-Massenspeicher auf einfache Weise im

Device Mode programmieren, und ein virtueller

serieller Port sowie klassische Programmierund

Run-Control-Funktionen runden das Angebot

ab.

Nutzen Sie Ihre Gewinnchance und schreiben

Sie unter dem Stichwort „Freescale Gewinnspiel“

eine Mail mit Namen, Firma und idealerweise

eine mögliche Applikationsbeschreibung

an die E-Mail-Adresse:

info@elektronik-industrie.de

Viel Glück wünscht die Redaktion!

Die Gewinner der Gewinnspiele werden jeweils

in einer der nächsten Ausgaben veröffentlicht.

Der Rechtsweg ist ausgeschlossen.

infoDIREKT www.all-electronics.de599ei0213

all for you

Komponenten • Systeme • Applikationen

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Verzeichnisse/Impressum

Inserenten

ADL Embedded Solutions, Siegen 39

Beta LAYOUT, Aarbergen 69

Conrad Electronic, Hirschau 11, 13

CONTRINEX, Nettetal 65

dataTec, Reutlingen 55

demmel, A-Wien 31

Digi-Key, USA-Thief River Falls


TS, 2. US

Elmos Semiconductor, Dortmund 17

EMCC DR. RASEK, Ebermannstadt 69

ETAS, Stuttgart

4. US

Fischer Elektronik, Lüdenscheid 3

FORTEC Elektronik, Landsberg 11

GlobTek, USA-Northvale 51

GLYN, Idstein 27

HAMEG, Mainhausen 8, 10

Hilscher, Hattersheim 29, 30

Ineltek, Heidenheim 33

Kolter, Erftstadt 16

MathWorks, USA-Natick 7

Maxim Integrated, Martinsried-

Planegg23

MC Technologies, Hannover 77

meister-boxx, Landsberg 3. US

Mesago PCIM, Stuttgart 73

MSC Vertriebs, Stutensee 5

National Instruments, München 61

PEAK-System Technik, Darmstadt 43

RECOM Electronic, Neu-Isenburg 19

Renesas Electronics, Düsseldorf TS

Rigol, Puchheim 15

Rohde & Schwarz, München 53

RS Components,

Mörfelden-Walldorf9

Setron, Braunschweig 37

Teledyne LeCroy, Heidelberg 50,51

Toellner Electronic, Herdecke 59

TQ-Systems, Seefeld 41

TRINAMIC Motion Control, Hamburg8

Unternehmen

ACAL BFi Germany 32

Acute Technology 51

Adlink Technology 47, 60

Agilent Technologies 54, 60

AMD 8

Analog Devices 36

Anritsu 54

Apec 77

Arrow Electronics 15

Atlantik Elektronik 12

Autronic-Melchers 14

AVL-Trimerics 66

Avnet 11

AWR 15, 56

Cedrat 73

Chomerics 74

Comp-Mall 39

Connect Blue 77

Conrad 80

Continental Automotive 66

Cree 14

Datatec 60

Distrelec 8

DSM Computer 78

EKF 43

Embedded Brains 10

Emerson 44

Emtro 80

Endrich 76

Epcos 34

F&S Elektronik Systeme 47

Fischer Elektronik 76

Fluke 60

Frankonia EMC Test-Systems 75

Freescale Semiconductor 81

Frost & Sullivan 9

Fujitsu Technology Solutions 65

G2ELab 73

Gleichmann Electronics 46

Goepel Electronic 48

Hacker Datentechnik 51

Hilscher 46

Hitex 78

HMS 8

HY-Line Power Components 77

IAR Systems 78

Infineon Technologies 12, 66

Instrument Systems 14

IPC2U 47

Ixxat 8

JTAG Technologies 55

Kalray 13

Karlsruher Institut für Technologie16

Kontron 40

Kurz Industrie-Elektronik 46

Maxim 31

Meilhaus 52

Mekoprint 75

MEN Mikro Elektronik 39

Microchip 31, 81

MPS 76

MSC 46, 78

M-Tronic 46

Namiki 77

National Instruments 56, 60

OKW 80

Otti 66

Panasonic Electric Works Europe 8

Peak Electronics 76

Phoenix Contact 71

Plessey Semiconductors 12

Renesas 20

Rohde & Schwarz 59, 74

Rohm Semiconductor 78

Rutronik 11

Schaffner 78

Schurter 62

Sequid 52

SE Spezial-Electronic 77

Silica 11

Silicon Laboratories 26

Swissbit 18

Syslogic 47

TDK 34, 75

TU München 17

Tektronix 52, 60

Telit Wireless Solutions 76

Teseq 69

Texas Instruments 24

Toshiba Electronics Europe 80

VDE-Verlag 80

Viking Tech 76

WDI 76

Wibu-Systems 44

Wind River 44

Zuken 15

Impressum

REDAKTION

Chefredakteur:

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

Tel: +49 (0) 8191 125-830,

E-Mail: hans.jaschinski@huethig.de

Redaktion:

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Dipl.-Ing. Alfred Vollmer (av), freier Mitarbeiter

Tel: +49 (0) 89 60 66 85 79, E-Mail: ei@avollmer.de

Redaktion all-electronics:

Hilmar Beine (hb), Tel.: +49 (0) 6221 489-360,

Melanie Feldmann (mf), Tel.: +49 (0) 6221 489-463

Stefan Kuppinger (sk), Tel.: +49 (0) 6221 489-463

Dr. Achim Leitner (lei), Tel.: +49 (0) 8191 125-403

Ina Susanne Rao (rao), Tel.: +49 (0) 8181 125 494

Office Manager und Sonderdruckservice:

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Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 42 vom 01.10.2012

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Verlagsleitung: Rainer Simon

Produktmanager Online: Philip Fischer

Vertrieb: Stefanie Ganser

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E-Mail: leserservice@huethig.de

Leitung Herstellung: Horst Althammer

Art Director: Jürgen Claus

Layout und Druckvorstufe:

Vera Fassbender

Druck: pva GmbH, Landau

ISSN-Nummer: 0174-5522

Jahrgang/Jahr: 44. Jahrgang 2013

Erscheinungsweise: 11 Ausgaben jährlich

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