Elektromagnetische Verträglichkeit EMV-Konformität meistern! Korrekte Terminierung – Teil 4

Anbieter zum Thema

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

CSA Group Bayern GmbH

Keysight Technologies Deutschland GmbH

EMV gehört zu den meistunterschätzten Themen im Entwicklungsprozess elektronischer Geräte. Diese Artikelserie behandelt die wichtigsten Punkte, um eine konforme elektromagnetische Integrität von Produkten zu gewährleisten. In Teil 4 geht es um die Systemimpedanzen.

In den vorangegangenen Teilen haben wir uns mit den Störquellen, Signalintegrität und PCB-Design befasst. Im vierten Teil beschäftigen wir uns mit den Systemimpedanzen.

Die Systemimpedanzen sind in den meisten Fällen vorgegeben, die wichtigsten sind in Tabelle 3 aufgelistet.

Der wesentliche Punkt dieser charakteristischen Impedanzen ist, dass von der Signalquelle bis zum „Verbraucher“ des Signals diese Systemimpedanz möglichst exakt beibehalten werden muss, um die Beeinflussung der Signalqualität zu minimieren. Der Weg von der Quelle zum Verbraucher besteht im Allgemeinen aus vielen Komponenten, wie z.B. Signaltreiber -> Leiterbahn -> Steckverbinder -> Kabel -> Steckverbinder am Empfänger -> Leiterbahn im Empfänger -> Empfangsbaustein.

Jede einzelne Komponente muss die charakteristische Impedanz beibehalten, sonst entstehen Reflexionen, Gleichtakt-Störungen und nichtlineare Amplitudenverschiebungen im Signalspektrum, die das Nutzsignal verfälschen und zu EMV-Problemen führen. Solche Fehlanpassungen führen nicht nur zu permanenten Fehlfunktionen, sondern auch zu sporadisch auftretenden Fehlern, die sehr schwer zu analysieren sind.

Um die Systemanpassung und das „EMV-Verhalten“ zu verbessern, gibt es verschiedene Möglichkeiten, von denen einige in Bild 7 dargestellt sind. Nachfolgend eine kurze Erklärung.

1. Transmission Line Matching: Ein System mit normalerweise undefinierten Impedanzen wird auf der Sende- und der Empfangsseite auf definierte Impedanzen gebracht. Die Kondensatoren entkoppeln einen möglichen DC-Offset.

2. Balanced Lines: Auf einer symmetrischen Übertragungsstrecke wird mit einer Gleichtakt-Drossel die CM-Störung gedämpft. DM-Störungen werden durch die Streuinduktivität der Drossel und die folgenden Kondensatoren (C1, C2) gegen Masse gedämpft. R1 und R2 reduzieren Reflexionen, die durch die hohe Einfügedämpfung im Störfrequenzbereich der Gleichtakt-Drossel entstehen.

3. Impedance Matching Networks: Impedanz-Anpassung eines HF-Systems über die Messung des Stehwellenverhältnisses (VSWR). C1, C1, und L werden über die komplexe Impedanz (Smith Diagramm) bestimmt.

4. Ferrite Beads and Chokes: Gezielte Dämpfung von Harmonischen und ggf. Überschwingern durch eine definierte Auswahl eines SMD-Ferrits. Der resistive Bereich der Impedanz des Ferrits muss im zu dämpfenden Frequenzbereich liegen.

5. Transfomer Coupling: Anpassung, Entkopplung und Reduzierung von CM-Störungen mit Übertrager. Symmetrirung des Signals über die Mittelabzapfungen auf der Primär- und Sekundärseite.

6. Isolation Amplifiers (Digital Isolators): Impedanzanpassung durch galvanische Trennung von digitalen Schaltkreisen mit digitalen Isolatoren. Zusätzlich können die GND- und Versorgungsspannung galvanisch getrennt werden, sodass zwei komplett entkoppelte Bereiche entstehen.

In den nächsten Teilen geht es um das Thema Filterung und Filterbauelemente. (kr)

Elektromagnetische Verträglichkeit

Die Anforderungen an die EMV-Konformität meistern!

Design-Tipp

EMV-Konformität meistern! Störquellen – Teil 1

Elektromagnetische Verträglichkeit

EMV-Konformität meistern! Störquellen – Teil 2

Elektromagnetische Verträglichkeit

EMV-Konformität meistern! Signalintegrität und PCB-Design – Teil 3

* Dr.-Ing. Heinz Zenkner ist öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für EMV.

(ID:50037124)