Der Einzug von Ethernet in Automobilanwendungen

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Micrel Inc.

ESD-Festigkeit von Ethernet-Geräten hat sich vebessert

Aufgrund der Anforderungen der Industrie- und Automobilmärkte haben viele Ethernet-Geräte ihre ESD-Festigkeit (elektrostatische Entladung) verbessert. Dies stellt eine bedeutende Richtungsänderung gegenüber ursprünglichen Büroanwendungen dar, bei denen die ESD-Rate keine allzu große Bedeutung hat.

Das Ethernet hat sich jedoch diesen Anforderungen angepasst. So hat zum Beispiel die KSZ8041NL AM Fast Ethernet PHY von Micrel einen HBM-Entladungswert (Human Body Model) von > 6 kV. An einem Evaluation-Board hat man außerdem >9 kV Kontakt- und >16,5 kV Luftentladungswerte nachgewiesen, die keinen externen Überspannungsschutz erfordern. Dies übertrifft die allgemeingültigen Anforderungen für Automobilzulieferer an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), wie sie im BMW-Gruppenstandard GS 95002 beschrieben sind.

Branchenspezifische Steckverbinder auch für Ethernet geeignet

Obwohl sich der standardmäßige Ethernet-RJ45-Anschluss als sehr robust erwiesen hat und selbst in Industrieanwendungen noch immer gängig ist, verwenden Automobilanwendungen meist branchenspezifische Steckverbinder, wie sie für bestehende Kabelbäume eingesetzt werden.

Solche Steckverbinder können auch in Ethernet-Netzwerken ohne jegliche Leistungsverluste eingesetzt werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass solche Kabelbäume extreme Ähnlichkeiten in den Eigenschaften mit dem unabgeschirmten, verdrillten CAT5-Leiterpaar aufweisen, wie im IEEE-Fast-Ethernet-Standard spezifiziert (siehe Tabelle 1).

Das schwächste Glied der meisten Netzwerke, nicht allein in industriellen oder Automobilanwendungen, bleibt die physikalische Schnittstelle. Wartung und Fehlerdiagnostik haben einen großen Einfluss auf die Gesamtsystemkosten. Kabeldiagnostik-Technologien wie LinkMD von Micrel gehen über Ethernet-definierte Standards hinaus, um eine Lösung für derartige Probleme bereitzustellen.

Die LinkMD Kabeldiagnostik-Technologie

LinkMD ermöglicht eine einfache Kabeldiagnostik ohne Netzwerk-IT-Kenntnisse. Die Technologie verwendet Zeitbereichsreflektometrie (TDR) zur Analyse des Kabelbaums auf bekannte Kabelprobleme wie Unterbrechungen, Kurzschlüsse und Impedanzfehlanpassungen.

Wird ein Signal mit bekannter Amplitude und Dauer in ein Kabelpaar injiziert, wird ein reflektiertes Signal zurückgegeben. Die Reflexion wird durch eine Impedanzfehlanpassung an der Störstelle oder beim Leitungsabschluss verursacht. Die Amplitude der Reflexion kann analysiert werden, um die Impedanzfehlanpassung zu berechnen und zu bestimmen, ob entlang des Kabels Störstellen vorkommen.

Bild 1 zeigt Beispiele der reflektierten Wellenform bei unterschiedlichen Fehlern. Für den Test injiziert der PHY selbst ein Signal in jedes verdrillte Kabelpaar und analysiert intern das reflektierte Signal. Das Ergebnis wird als eine der folgenden Möglichkeiten interpretiert:

• Kabel ist fehlerfrei
• Unterbrechung festgestellt
• Kurzschluss festgestellt
• Test fehlgeschlagen

Kabelschäden sind selten die Ursache. Weitaus wahrscheinlicher ist eine unbeabsichtigt gelöste oder beschädigt/fehlerhafte Kabelverbindung. In diesem Fall bieten die Ergebnisse „Unterbrechung“ und „Kurzschluss“ eine einfache Diagnose für den Benutzer.

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