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Testhilfsmittel

Entwickelte Geräte müssen über die einzelnen Musterstände auf korrekte Funktion überprüft werden.
Spezifizierte Parameter müssen überprüft werden.

Ausgänge müssen mit realisitischen Lasten betrieben werden. Dabei ist die Variationsbreite der Anwendungen und die Verdrahtung zu berücksichtigen.


Passive Baulemente (Kondensatoren, Ferrite, Induktivitäten) müssen zum sinnvollen Einsatz im Frequenzgang bekannt sein. Leider sind die Herstellerdaten oft unvollständig oder irreführend, parasitäre Effekte sind oft nicht quantitativ spezifiziert oder garnicht erwähnt.
Mit Blick auf Signalintegrität, Versorgungsintegrität und EMV sind diese Informationen für ein korrektes Design unabdingbar.
Wir verwenden für die Analyse spezielle Testleiterplatten, die an Footprints der Bauteile angepasst sind. So können wir die Kalibrierungsebene ohne Deembedding direkt an die Bauteilanschlüsse legen, messen also das aufgelötete Bauteil auf seinem Footprint, ohne Leiterbahnstrukturen. Als Match-Referenz werden 50-Ohm HF-Widerstände verwendet.


Beim Entwurf von Versorungsnetzen kann es notwendig werden Lastgruppen des Netzes voneinander zu entkoppeln. Das Verhalten des Netzes kann berechnet oder simuliert werden. Eine meßtechnische Überprüfung der Komponenten und der Zusammenschaltung ist aber immer geboten.
Leider existieren neben hervorragenden Ausarbeitungen und Analysen auch viele fatal falsche Designvorschläge. Eine immer wieder anzutreffende Marotte ist das unkritische Parallelschalten unterschiedlicher Kondensatoren in Versorgungsnetzen, was in den allermeistenm Fällen kontraproduktiv wirkt,- außerdem eine Verschwendung von Material, Bauraum und Performance.
Gerne diskutieren wir die Aspekte!


Die meisten elektronischen Systeme enthalten Digitalschaltungen, oft auch Mikrocontroller. Sie sind damit Störquellen bis in den dreistelligen MHz-Bereich und darüber hinaus. Die Verwendung von Ground- und Powerplanes ist eine weit verbreitete, komfortable Technik. Deren Probleme werden aber selten beachtet. Abhängig von Geometrie, Art und Lage von Abblockimpedanzen können sich für bestimmte Frequenzen stabile Moden bilden. Als Extrembeispiel kann der Anschluss einer Last an die Versorgungslagen entgegen der Erwartung hochohmig sein. Ein weiteres Beispiel ist die Zerstörung von Bauelementen mitten auf dem Bord durch einen an sich korrekt gesicherten Steckerpin am Rand (ESD-Swap). Mit einfachen Freeware-Tools (LTSPICE) und passenden Modellen kann das Verhalten von Powerplanes recht realitätsnah simuliert werden. Wie bei jeder Simulation muss die Tauglichkeit der Modelle messtechnisch überprüft werden. Überraschungen und Lerneffekte gibt es dabei immer.
Abhängig von der Geometrie der Planes und der Position von Abblockkondensatoren können Powerplanes zu effektiven Planarantennen werden. Die Ursachen der resultierenden EMV-Probleme (Abstrahlung und Störfestigkeit) werden oft nicht gründlich analysiert, aus Zeitnot werden nur die Symptome bekämpft,- mit hohem Materialaufwand und mäßigem Erfolg.
Das Bild zeigt eine Meßzange, mit der auf Testleiterplatten die Simulationsmodelle überprüft werden. Sie dient außerdem der Analyse von Leiterplattenentwürfen, angefangen von den Leerlauf-Impedanzmessungen bis zur Analyse komplexer Probleme am laufenden Prüfling.

Anmerkung zum EMV-Projektmanagement
Es ist sinnvoll in der ganz frühen Projektphase eine EMV Analyse durchzuführen, also vor der Entscheidung über ein mechanisches Konzept, vor der Bauteilplazierung und dem ersten Layout. Dazu müssen noch keine Schaltungsdetails bekannt sein, nur die wesentlichen Komponenten und vor allem die Außenbeschaltung. Sollten aufgrund fehlender Berücksichtigung der EMV-Anforderungen ungünstige Entscheidungen im mechanischen Konzept und der Bauteilplazierung getroffen werden, so kann dem im folgenden elektronischen Design oft nicht mehr oder nur mit großem Aufwand entgegengewirkt werden.
Bezüglich der genannten EMV-Analyse sei auf das Werk von Dr. Joachim Franz, die IEEE und das Signal Integrity Journal verwiesen,- alles grundsolide Quellen.