Forum: HF, Funk und Felder EMV_Abstrahlung


von Michael Z. (Firma: Tintometer GmbH) (michael_z)


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Hallo zusammen,

frage an die EMV Experten, wir setzen bei verschiedenen Projekten Cortex 
M0 und M3 µC`s ein mit 2 und 4 lagen Layouts. Wir haben immer wieder das 
Problem das wir die interne PLL des µC`s im Spectrum sehen können, als 
Abblockkondensatoren haben wir schon getestet 1µF;100nF;10nF;1nF und 
330pF. Was machen wir grundsätzlich falsch. Die Kondensatoren sind so 
nah wie möglich an den µC Pins. Gibt es andere Möglichkeiten um die 
Störabstrahlung der PLL zu verringern?

Danke im vorraus
Michael

von Fuerst-Rene (Gast)


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Welche art von C´s verwendet ihr?
Der ESR muss sehr gering sein um die spitzen aufzufangen.

von Michael Z. (Firma: Tintometer GmbH) (michael_z)


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Für die C´s setzen wir ein Bauform 0603 und Keramik X7R; X5R;
Die PLL`s liegen zwischen 200 - 300MHz

von mse2 (Gast)


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Michael Zinnhardt schrieb:
> ... Was machen wir grundsätzlich falsch. ...
Das kann ich natürlich von hier aus nicht wissen, vielleicht hilft Dir 
aber eine Erfahrung die wir gemacht haben:

Nackte Platine mit ARM9 (AT91SAM9G20, Atmel, interner Takt 400MHz): 
keine Grenzwertüberschreitung im EMV-Labor (auch nicht über Kabelage).
Die selbe Platine in einem Gehäuse mit einem Blechdeckel, der wenige mm 
Abstand vom µC und SDRAM hat: deutliche Abstrahlung bei Vielfachen der 
SDRAM-Taktfrequenz.

Was habt ihr gemessen? Die nackte Platine? Mit Gehäuse? Sind evtl. 
Metallteile nahe der Schaltung, die als Antennen angeregt werden 
könnten?

von Michael Z. (Firma: Tintometer GmbH) (michael_z)


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Komplett fertiges Gerät im Kunststoff Gehäuse

von Fuerst-Rene (Gast)


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Könnt ihr mittels Klapferrit die nach außen geheneden Leitungen 
weninigstens als antenne ausschließen?

von Schreiberling (Gast)


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Hallo,

niedrigere Frequenzen bis 200MHz, vor allem <100MHz strahlen gerne über 
Kabel ab. Schon alleine wegen der Ausmaße der Platine.

Abhilfe: HF nicht auf die Schnittstellen lassen:

Versorgung
Man kann in der 3.3V - Versorgung ein Ferritbead verbauen. Davor und 
dahinter 1n COG gegen Masse. Das Ferritbead sollte eine hohe Impedanz 
bei der abgestrahlten Frequenz haben. Diese 600E - 0603 - Dinger sind 
günstig und tun es meistens.

Das schöne bei den Ferritbeads ist, dass sie für HF (>10MHz) ohmsch 
sind, für DC aber sehr niederohmig. Aber Vorsicht, darunter sind sie 
induktiv - die Güte muss man daher im Auge behalten.

Datenleitungen:
Bei Daten / Takt ist man da natürlich eingeschränkt.
Ich nehme gerne 220Ohm 1n/220p RC-Filter - geht leider nicht immer. Bei 
symmetrischen Signalen (RS485) eine Stromkompensierte Drossel, die gibts 
auch bis zu USB High speed.

von Hans (Gast)


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wenn ihr gnd und vcc geflutet habt dann tut noch mit ferrit-beads 
entkoppeln..

kann gut sein, dass ihr dank der niedrigen impedanz von den flächen euch 
den strom erst recht quer über den print zieht...

73

von Schreiberling (Gast)


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Na

Hans schrieb:
> wenn ihr gnd und vcc geflutet habt dann tut noch mit ferrit-beads
> entkoppeln..
>
> kann gut sein, dass ihr dank der niedrigen impedanz von den flächen euch
> den strom erst recht quer über den print zieht...
>
> 73

Wenn du ein Bead einbaust und vorne und hinten ein Via in die Fläche 
tackerst, wird das nichts bringen. Das ergibt sich alleine schon aus dem 
Schaltplan - man überbrückt das BEAD, sogar das CAD-Programm mault. Das 
hätte ich als trivial vorausgesetzt.
Ist es anscheinen nicht...

Schrieb ich doch, Schnittstellen nach außen trennen ;-)

von Sir Henry (Gast)


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Fuerst-Rene schrieb:
> Der ESR muss sehr gering sein um die spitzen aufzufangen.

Na, dann überleg mal, wie groß bei den Frequenzen, um die es hier geht, 
der Einfluss des ESR im Vergleich zu induktiven Effekten ist.

von 132 (Gast)


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Michael Zinnhardt schrieb:
> frage an die EMV Experten, wir setzen bei verschiedenen Projekten Cortex
> M0 und M3 µC`s ein mit 2 und 4 lagen Layouts. Wir haben immer wieder das
> Problem das wir die interne PLL des µC`s im Spectrum sehen können, als
> Abblockkondensatoren haben wir schon getestet 1µF;100nF;10nF;1nF und
> 330pF. Was machen wir grundsätzlich falsch. Die Kondensatoren sind so
> nah wie möglich an den µC Pins. Gibt es andere Möglichkeiten um die
> Störabstrahlung der PLL zu verringern?

Kannst du mal das Layout posten? Zumindest den Teil der den Quarz + das 
Unter dem uC zeigt? Das drüfte ja Standart sein - nicht was hochgeheim 
sein könnte.

Wie sind die Kondensatoren genau angebunden? An GND oder VCC Pin? Wie 
sind die GND-Anschlüsse durchgenagelt auf die Plane? Wie sieht das ext. 
Osc Layout aus? Höchstwarscheinlich kommt die Suppe aus den OSC-Pins 
raus. Sind alle offenen Pins, Reset Pin, Boot/Mode Pins fest und 
gefiltert (RC Glied)? Woher bist du sicher, dass du die PLL sehen 
kannst? Was passiert wenn du die PLL raus nimmst? Hast du sonst 
irgendwelche ungefilterten Leitungen drin die als Anennte in Frage 
kommen?

von Detlef K. (adenin)


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Die Cortex M3, die ich verwende, haben eine Option, die diese 
Störausstrahlung verringert.

von Wolfgang A. (Gast)


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Detlef Kunz schrieb:
> Die Cortex M3, die ich verwende, haben eine Option, die diese
> Störausstrahlung verringert.

Die Störstrahlung wird dabei nicht verringert, sondern nur über das 
Spektrum verteilt, so dass im Spektrumanalysator kein Peak auftritt.

von Detlef K. (adenin)


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Wolfgang A. schrieb:
> Detlef Kunz schrieb:
>> Die Cortex M3, die ich verwende, haben eine Option, die diese
>> Störausstrahlung verringert.
>
> Die Störstrahlung wird dabei nicht verringert, sondern nur über das
> Spektrum verteilt, so dass im Spektrumanalysator kein Peak auftritt.

Sie wird aber nur über einen kleinen Teil des Spektrums verteilt.:P
Ich kram mal das Messzeug raus.
Mal seh ob ich was sehe.

von Wolfgang A. (Gast)


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Detlef Kunz schrieb:
> Sie wird aber nur über einen kleinen Teil des Spektrums verteilt.:P

Es reicht, wenn der Verschmierbereich breiter als die Messbandbreite des 
Spektrumanalysators ist.

von Detlef K. (adenin)


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Das ganze ist sowieso wieder mal sehr schwammig.
Die CPU ist nicht angegeben. Irgendwo wird irgendwie mit irgendwelchem 
Pegel die PLL im Spectrumanalyser wahrgenommen.

Ich kann auch alle lokalen UKW-Sender im Spektrumanalyser sehen,wenn ich 
an einer Platine prüfe, nicht zu vergessen das Zeug vom DVB-T-Turm so 
ca. 10km entfernt. ;)

von Detlef K. (adenin)


Angehängte Dateien:

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So ich hab mir das Signal von der PLL ander schlimmsten Stelle 
rausgesucht.
Gerät:
HM5010
2MHz/Div horizontal
10dB/Div vertikal
400kHz Bandbreite
OsziTaskopf 1:1 direkt am PIN eines Cortex M4 (hab gerade keinen M3 
Betriebsbereit) auf einem Bastelboard von Land auf Planet (ich will 
nicht zuviel verraten, aber es ist die Erde)

Die Bildschirmfotos sind sagenhaft sch***e geworden. Das Handy (für 
Leute ausserhalb Deutschlands: Mobiltelefön) kommt irgendwie mit dem 
Bildschirm des Hameg nicht klar und fokusiert im letzten Augenblick auf 
den gespiegelten Hindergrund.
Vielleicht mach ich die morgen nochmal mit einem richtigen Knippskasten.
Aber als Ergebnis kommt in etwa das raus:
Das an diesem Pin(eines der VCC-Pins) empfangene DVB-T Signal(482MHz) 
ist ca. 10dB stärker als das PLL-Signal(336MHz) direkt aus der CPU. 
Fazit: ich werde gleich am Montag das Board als 
SUPERDISCHITALEDVBTANTÖNNE patentiziieren lassen ;)

Achja, das "dünne hohe Signal" in der Mitte ist ein Frequenzmarker.

: Bearbeitet durch User
von Detlef K. (adenin)


Angehängte Dateien:

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Und noch ein kleine Experiment mit PLL auf 475MHz (gleich brüllen die 
Leute: Das darfs Du nicht!) zum direkten Vergleich mit dem DVB-T Signal.

von Sascha (Gast)


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Hallo, also ich habe auch den Atmel ARM9, 9G10 verwendet mit einem 8 
fach Layer und habe die Obere und Untere Kupferschicht auf GND und VCC 
gelegt.
Dass das Ding etwas strahlt war mir klar, aber von der PLL merke ich 
nicht so viel wie von dem SDRAM. Wie viel Energie müsste die PLL in form 
von Strömen auf dem Chip verursachen, damit es die EMV Grenzwerte 
überschreitet.
Es können dann nur die Oberwellen des SDRAMs in Frage kommen ?
Wenn der Taktteiler unvorteilhaft eingestellt ist, kann das mehr oder 
weniger über den BUS nach Aussen dringen.

Gruß Sascha

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Detlef Kunz schrieb:
> Ich kann auch alle lokalen UKW-Sender im Spektrumanalyser sehen,wenn ich
> an einer Platine prüfe, nicht zu vergessen das Zeug vom DVB-T-Turm so
> ca. 10km entfernt. ;)

Oh ja, ich hockte neulich auch beim Kunden und sah dort 100 MHz auf 
einer Referenzspannung, die über eine Backplane verteilt wurde. Da es 
auch einen 100MHz-Systemtakt gibt, vermutete ich zunächst eine 
entsprechende Kopplung. Dann fiel mir aber auf, dass das Taktsignal auch 
bei ausgeschaltetem Gerät nicht verschwand, aber stark von der 
Ausrichtung der Oszilloskoptastköpfe abhing.

Der Abstand zum nächsten UKW-Rundfunksender (97,0 MHz, 101,2 MHz) betrug 
nur ca. 800m...

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