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Digitale Videosysteme verarbeiten Hochgeschwindigkeitssignale. Letztere verursachen EMV-Probleme, die man mit herkömmlichen Filtern und Entstörmaßnahmen nicht lösen kann. Wir zeigen Ihnen, wie sich...

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Digitale Videosysteme verarbeiten Hochgeschwindigkeitssignale. Letztere verursachen EMV-Probleme, die man mit herkömmlichen Filtern und Entstörmaßnahmen nicht lösen kann. Wir zeigen Ihnen, wie sich anhand von Gleichtaktdrosseln die bestmögliche Störunterdrückung erzielen lässt.Immer größer werdende Datenmengen erfordern höhere Bildschirmaktualisierungsraten und höhere Datenübertragung. Aus diesem Grund wird der herkömmliche VGA-Standard zunehmend durch die DVI-(Digital Video Imaging-)Schnittstelle verdrängt. Sie ermöglicht es, hochauflösende Videosignale mit wesentlich geringerem Qualitätsverlust zu übertragen.Wie die meisten Geräte, die schnelle Digitalschaltungen enthalten, sind auch DVI-basierte Systeme anfällig für EMV-Probleme. Mit herkömmlichen Entstörtechniken, die sich bei konventionellen differenziellen Übertragungssystemen bewährt haben, lassen sich die spezifischen Störspannung- und Störstrahlungsprobleme von DVI-Systemen jedoch nicht in den Griff bekommen. Filter können beispielsweise die Signalform verfälschen und dadurch die Bildqualität negativ beeinflussenEntstörung mithilfe von GleichtaktdrosselnFerritperlen sind für viele Systeme, die digitale Hochgeschwindigkeitssignale verarbeiten, keine brauchbare Lösung mehr. Systeme, die mit relativ langsamer differenzieller Übertragung arbeiten, wie z.B. Full-Speed-USB (12 MBit/s) oder Low-Speed-USB (1,5 MBit/s), lassen sich mithilfe von Tiefpassfiltern, beispielsweise Ferritperlen, problemlos entstören. Auch bei DVI-basierten Systemen lassen sich hochfrequente Störsignale, die sich entlang von Signalleitungen fortpflanzen, auf diese Weise unterdrücken.Bei den dort vorkommenden Datenraten von über 1,6 GBit/s würden Ferritperlen über die Signalleitungen allerdings nicht nur die Störungen, sondern auch hochfrequente Nutzsignalkomponenten unterdrücken.Für diese Art differenzieller Hochgeschwindigkeitssignale sind Gleichtaktdrosseln eine Entstörlösung, weil diese nicht auf Frequenzunterschiede zwischen Nutz- und Störsignal reagieren, sondern auf Unterschiede zwischen den Übertragungsmoden. Bild 1 zeigt den Aufbau einer Gleichtaktdrossel.Diese besteht aus einem Ferritkern mit zwei Signalleitungswicklungen. Die durch die beiden Wicklungen fließenden Gleichtakt-Störströme verursachen magnetische Flüsse, die sich gegenseitig verstärken und eine Impedanz entstehen lassen. Auch die differenziellen Nutzsignale fließen durch die beiden Wicklungen, doch heben sich die dadurch verursachten magnetischen Flüsse gegenseitig auf, sodass für diese Signale keine Impedanz entsteht.Auf diese Weise lassen sich Gleichtaktstörsignale unterdrücken, ohne zugleich die differenziellen Nutzsignale abzuschwächen.Für typische differenzielle Hochgeschwindigkeitsschnittstellen ist eine Gleichtaktdrossel in jedem Differenzial-Signalleitungspaar eine wirksame Entstörlösung.Dieses Verfahren hat sich bei den so genannten Low-Voltage-Differential-Signaling-(LVDS-)Schnittstellen vielfach bewährt. Bei Schaltungen, die sich auf DVI und High Definition Multimedia Interface (HDMI) stützen, funktioniert diese Entstörmethode eventuell jedoch nur unzulänglich. Der Hauptgrund dafür sind Unterschiede bei den Übertragungsmechanismen.Nutzsignalqualität bleibt unbeeinträchtigtWie sich gezeigt hat, kann es durch fehlerhafte Impedanzanpassung zu Mehrfachreflexionen zwischen dem Sender und der Gleichtaktdrossel kommen, wenn entgegengesetzt gerichtete Pulsströme durch die beiden Wicklungen einer Gleichtaktdrossel fließen. Diese Mehrfachreflexionen beeinträchtigen letztlich die Signalqualität. Für solche Fälle ist eine Gleichtaktdrossel eine Lösung, durch die außer den Leitungen D+ und D- auch die Masseleitung hindurchgeführt wird.Dies bewirkt, dass ausschließlich Gleichtaktströme eine Impedanz hervorrufen; die dabei entstehende Störstrahlung lässt sich relativ einfach unterdrücken. Bild 2 zeigt eine Entstörmethode mit einer Gleichtaktdrossel und vier Wicklungen, wie sie für Schaltungen für das Transmission Minimized Differential Signaling (TMDS) - beispielsweise in DVI- oder HDMI-Geräten - empfohlen wird.Ein nach diesem Prinzip funktionierendes Filter ist das Gleichtaktdrossel-Array DLP31DN201ML4 von Murata. Die Produkte der Serie DLP31D enthalten zwei Gleichtaktdrosseln, die zusammen ein Zwei-Stromkreis-Filter bilden.Die Gleichtaktimpedanz dieses Arrays beträgt 200 Ohm bei 100 MHz. Das Bauteil ist für eine Nennspannung von 10 V_ und einen Nennstrom von 100 mA ausgelegt. Der Gleichstromwiderstand beträgt weniger als 2,2 Ohm und der Isolationswiderstand mehr als 100 MOhm.Bild 3 verdeutlicht die Wirksamkeit eines Gleichtaktdrossel-Arrays am Beispiel einer typischen DVI-Leitung (SXGA-Auflösung) bei einer Taktfrequenz von 108 MHz. Unter Einbeziehung der Masseleitung ermöglicht dieses Array eine Entstörung ohne Beeinträchtigung der Nutzsignalqualität. Gleichtaktdrosseln sind eine mögliche Lösung für EMV-Probleme bei der Übertragung digitaler Hochgeschwindigkeitssignale.Diese Lösung ist deshalb so wirksam, weil Gleichtaktdrosseln nicht auf Frequenzunterschiede, sondern auf Unterschiede beim Übertragungsmodus zwischen Nutz- und Störsignal reagieren. Zur Entstörung von Geräten, die die DVI verwenden, oder von TMDS-basierten Systemen, empfiehlt sich der Einsatz von Gleichtaktdrossel-Arrays.Andy Kerr

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