Mikrocontroller.net - Benutzerbeiträge [de]

Schrittmotoren

2016-02-22T14:49:28Z

195.33.171.8: /* Beschleunigungsrampen richtig wählen und berechnen */ Links sind nicht mehr verfügbar, keinen alternativen Link zu den Dateien gefunden.

Schrittmotoren eignen sich als Stellmotoren. Sie können eine vorherbestimmte Anzahl von Schritten drehen und dann stehen bleiben. Ein Positionsgeber für die Rückmeldung, ob die gewünschte Position erreicht ist wird nicht zwingend benötigt. Einsatzgebiete sind Robotik und Stellantriebe. Man findet sie auch in alten 5,25 Zöllern (Floppy-Laufwerken), in sehr alten Festplatten, in Faxgeräten, Druckern und Plottern. Die größeren Motoren erreichen teils sehr hohe Drehmomente, die ein Untersetzungsgetriebe unnötig machen.

== Aufbau ==
===Mechanischer Aufbau===
Schrittmotoren bestehen aus einem (magnetisierten) Ankerkonstrukt und einem Spulensystem, wodurch bei Stromfluss eine Bewegung generiert werden kann. Kohlebürsten oder Schleifringe braucht der Motor nicht. Der Anker (Innenläufer) kann z. B. aus einem gezahnten Permanentmagneten bestehen. Durch diesen geschickten Aufbau wird erreicht, dass je Motorumdrehung mehrere Schrittpositionen geschaffen werden, in die der Motor einrasten kann. So gibt es Motoren mit 200 Vollschritten je Umdrehung. Aufgrund der Magnetisierung besitzt der Motor Ruhepunkte, in denen ein Haltemoment vorliegt.

===Elektrischer Aufbau===
Es gibt aus elektrischer Sicht zwei grundlegende Typen von Schrittmotoren. Unipolare und bipolare Schrittmotoren. Die einfachsten Typen haben zwei getrennte Wicklungen, auch Phasen genannt. Der Unterschied besteht in der Ansteuerung der Wicklungen:

==== Unipolare Schrittmotoren ====
Unipolare Schrittmotoren haben Wicklungen mit Mittelanzapfungen. Die Mittelanzapfungen sind mit der Versorgungsspannung verbunden, die Spulenendanschlüsse über Leistungstransistoren auf Masse. Durch das Einschalten der Transistoren kann man die Spulen jeweils zur Hälfte mit Strom durchfluten.

Vorteil
* einfache Ansteuerung durch Transistoren (Low Side Driver)
* kann auch wie ein bipolarer Schrittmotor angesteuert werden, erreicht dann aber nicht ganz das Drehmoment eines vergleichbaren Bipolartyps

Nachteil
* verringertes Drehmoment, da immer nur eine halbe Spule vom Strom durchflossen ist

==== Bipolare Schrittmotoren ====
Bipolare Schrittmotoren haben einfache Wicklungen. Die Spulen werden über H-Brücken angesteuert, um sie umpolen zu können. Dadurch fließt der Strom immer durch die ganzen Spulen. Änderung der Drehrichtung von Linearachsen kann durch vertauschen der Spulenanschlüsse am Motortreiber erreicht werden: A -> B, #A -> #B, B -> A, #B -> A#.

Vorteil
* hohes Drehmoment
* hohe Präzision

Nachteil
* erhöhter Ansteuerungsaufwand durch H-Brücken

== Ansteuerung ==
Durch passendes Anlegen der Spannungen an die Wicklungen wird ein Drehfeld erzeugt, dem der Motor folgt. Bevor der Motor die durch das Feld vorgegebene Position erreicht, muss es weitergeführt werden, um die Drehung zu erhalten. Der Motor wird dadurch hinter dem Feld her geführt. Die Winkeldifferenz zwischen Feld und Position ist ein Maß für die Belastung des Motors und die Beschleunigung.

Es ist etwas Logik und ein Leistungstreiber nötig, damit sich ein Schrittmotor in Bewegung setzt. Bekannteste Vertreter sind die ICs L297 (Ansteuerlogik) und L293/L298 (2fache H-Brücke). Alternativ zur Kombination aus L297/L298 gibt es auch leistungsfähige DMOS ICs wie z.B. [http://www.allegromicro.com/en/Products/Motor-Driver-And-Interface-ICs/Bipolar-Stepper-Motor-Drivers/A4988.aspx Allegromicro A4988]
===Betriebsarten===
====Vollschrittbetrieb====
Die einfachste Betriebsart ist die des Vollschrittbetriebs, bei der das Drehfeld immer um 90 Grad vorgeschoben werden muss, was durch wechselseitiges Ansteuern der Spulen sowie Negation der Ströme nach dem Muster + 0 - 0 sowie 0 + 0 - erfolgt. Es ist dabei immer nur eine einzige Spule aktiv.

====Halbschrittbetrieb====
Durch Nutzung von zwei Spulen gleichzeitig entstehen Zwischenstufen, die gegenüber dem Vollschritt um 45 Grad gedreht sind, da der Motor z.B. gleichzeit in Nord- als auch in Ostrichtung gezogen wird. Werden beide Betriebsarten gemischt, entsteht das Halbschrittverfahren. Dadurch entstehen 45 Grad-Schritte. Das Bestromungsmuster sieht wie folgt aus: + + 0 - - - 0 + sowie 0 + + + 0 - - - für die andere Spule, wobei man wieder eine 90 Grad-Verschiebung der beiden Ströme erkennt.

====Micro-Step-Betrieb====
Bei weiterer Verfeinerung der Methode entsteht der sogenannte microstep Betrieb, bei dem die beiden Wicklungen mit Sinus/Cosinus-Strömen angesteuert werden. Dennoch bleiben bei Schrittmotoren jeweils die Ruhepunkte pro Vollschritt erhalten, in die sie bei Abschalten des Stromes hineinfallen. In diesen Punkten ist das magnetische Haltemoment vergleichsweise gering (theoretisch null), wächst aber bei infinitisimaler Motordrehung rasch an, um dann wieder abzuflachen, sodass es bei 45 Grad, wenn der Anker gerade zwischen zwei magentischen Positionen steht, wieder Null ist. Vereinfacht kann man sich dies durch einen sinusförmigen Kurvenverlauf, wie im Diagramm rot dargestellt, vorstellen.

[[Datei:schrittmotor-ansteuerung-sin-con-js.gif|thumb|500px]]

Den beiden ansteuernden Strömen Sinus/Cosinus kann nun ein dem Haltemoment eitgegengesetzter Strom aufaddiert werden, der dem Anker dort, wo er am stärksten Widerstand erfährt, mehr Drehmoment von aussen zuführt. Dazu muss eine Welle mit 4facher Frequenz, die immer exakt 90 Grad Vorlauf zur Ankerstellung hat, hinzuaddiert werden.

In Realität ist das Moment nicht sinusförmig und dessen Maximum leicht nach vorne verschoben. Unter der Annahme, dass der Vorlauf des Drehfeldes für den Motor günstig ist, kann vereinfachend eine leichte Abflachung der Kurven in den Maxima von Sinus und Cosinus vorgenommen werden. Dies ist bei der einfachen Methode [[Digitale_Sinusfunktion#Sinus-Approximation_1]] bereits ansatzweise berücksichtigt, da die Kurve im Bereich 30 und 150 Grad steiler verläuft, als der reale Sinus.

{Absatz}
=== Schrittverlust ===
Das Hauptziel einer sinnvollen Ansteuerung ist neben dem schnellen Erreichen der Endposition bei möglichst geringem Stromaufwand die Vermeidung des so genannten Schrittverlustes, der auftritt, wenn der Motor dem Drehfeld nicht folgen kann. Der Motor schwingt dann in die Position des letzten Vollschritts zurück, teilweise sogar darüber hinaus, wenn schwere Mechanik über Getriebe angetrieben wird und hohe Torsionsmomente gespeichert waren. Damit wird die Sollvorgabe nicht erreicht.

==== Erkennung ====
Eine Möglichkeit ist, auf der Achse des Motors einen Winkelsensor (Encoder) zu montieren und die Schritte permanent mitzuzählen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Messung des Gegen-EMK des Motors. Bei einem Schrittverlust entstehen bestimmte Oberwellen, insbesondere die dritte Harmonische. Besser, als die Erkennung des erfolgten Verlustes ist die Vermeidung.

==== Vermeidung ====
Entscheidend ist, das Drehfeld des Motors zum richtigen Zeitpunkt und im Idealfall kontinuierlich so weiterzuführen, dass immer ein optimaler Lastwinkel besteht. Bei gepulstem Betrieb darf das Weiterführen nicht zu früh passieren. Der kritischste Fall ist der des Starts. Der Motor sieht noch kein Lastmoment, das Drehfeld beginnt sich aber gfs schon, schnell zu bewegen. Daher kommt der richtigen Wahl der Beschleunigungskurve eine grosse Bedeutung zu.

===Beschleunigungsrampen richtig wählen und berechnen===
Dazu ein kurzer Ausflug zu meinen ersten Schrittmotor-Untersuchungen: 
In einem Matrix-Nadeldrucker der stabilen Bauart (1980: ca. 70 kg) wird der Druckkopf mittels Stepper und Zahnriemen angetrieben. Auf der Welle des Motors sitzt ein Drehgeber (Zahnrad mit Hallsensor). Dieser gibt zum Einen den Takt für die Nadeln, zum Anderen den Zeitpunkt für den nächsten Schritt vor. Das ist ideal, denn der neue Schritt wird im günstigsten Moment ausgeführt und der Motor beschleunigt mit seiner vollen Leistung, auch bei dynamischer Belastung. Der Drehgeber ist natürlich zusätzlicher Aufwand, den man gerne einsparen wollte. Später wurden typische Beschleunigungskurven aufgezeichnet und in SW nachgebildet. 
 
Einfache Rampen wie lineares Dekrementieren der Periode von Schritt zu Schritt sind bestenfalls für kleine Beschleunigungen von sagen wir mal 1 bis 2 kHz ausreichend. Will man auf 5 bis 8 kHz drehen, muss vieles bedacht werden: 
 
1. Das größte Manko vorneweg: Das sinkende Drehmoment bei hoher Drehzahl bedingt durch den Abfall der Stromanstiegsgeschwindigkeit und durch steigende Verluste in Eisen und Wicklung (Wirbelstrom). 
Daher muss die Kurve oben flacher verlaufen, da weniger Kraft zum Beschleunigen zur Verfügung steht. 
 
2. Obwohl im unteren Drehzahlbereich viel Kraft zur Verfügung steht, ist es aus dynamisch-mechanischen Überlegungen manchmal nicht wünschenswert, voll loszubeschleunigen: Eine plötzlich einsetzende oder ausbleibende Kraft (Ruck) kann mechanische Resonanzen in der restlichen Mechanik (Getriebe, Motoraufhängung, Rahmen...) auslösen. 

Wünschenswert ist ein sin(0..2pi)-förmiger Verlauf der Kraft, also der Beschleunigung. Da diese die erste Ableitung der Geschwindigkeit nach der Zeit ist, ist der Verlauf der Geschwindigkeit 1-cos(0..2pi) = 1+cos(pi..3pi) 
Nachteil: Maximale Beschleunigung in der Mitte 55% höher als bei linear. 
Kompromiss: Quadratische Rampe (Beschleunigung steigt linear an): 33% höheres Drehmoment erforderlich. 
 
Atmel bietet für Steppermotoren eine Application Note (AVR446) und ein entsprechendes Demoprogramm für lineare Rampen: 
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8017.pdf 
Den fertigen Funktionen kann die Beschleunigung, Verlangsamung, gewünschte Geschwindigkeit und Anzahl der zu fahrenden Schritte übergeben werden. Es werden automatisch die Rampen berechnet und die Timersteuerung für 16-bit Timer berechnet.
Das Programm ist sehr ausführlich dokumentiert (u.a. mit Doxygen) und kann fast komplett in eigene Applikationen übernommen werden. 
Achtung: Das Programm ist für den IAR-Compiler und muss ggf. leicht abgeändert werden.

====Häufigster Fehler====

Die Rampe wird unter der Prämisse erstellt, die Zeit zwischen den Einträgen sei konstant, man könne also die linear berechneten Frequenz- oder Timerwerte einfach so eintragen. DEM IST NICHT SO. Die Mitte der Liste ist bei Weitem nicht nach der halben Rampenzeit erreicht, da Schritte am Anfang wesentlich langsamer ausgeführt werden. Die Liste muss bei niedrigen Geschwindigkeiten grobe, bei hohen Geschwindigkeiten feine Abstufungen haben.

Richtig ist: Nach jedem Step die Zeit seit Beschleunigungsbeginn (einfach die Timer-Werte aufaddieren), daraus die gewünschte Frequenz und daraus den benötigten Timer-Wert berechnen.

====Tipps zur Rampe====

Eine einfache Methode ist es, kontinuierlich steigende Werte auf die Sollfrequenz zu geben. Damit ergibt sich ein beschleunigter Zeitverlauf.

==''Veraltet''! Treibermodule==

===Oriental Motor: Vexta AlphaStep ASD16AC und ASD20AC (230 VAC -> 324 VDC, Preisklasse 220-700 Euro)===

* Vorteile
**verhält sich wie ein Servo, regelt Schlupf und auch statische Laständerungen aus
** neue AlphaStepPlus sind frei programmierbar; ist extrem gutmütig, läuft ohne mechanische Last auch mal mit 50 kHz (!) Schrittfrequenz = 6000 1/min
** Drehmomentverlauf über Drehzahl sehr gut wegen hoher Spannung
** Opto-Trennung
** Error-Ausgang
** Enable-Eingang
** 500, 1000, 5000 oder 10000 Schritte pro Umdrehung einstellbar
** hoher Wirkungsgrad
** Strom in 16 Stufen einstellbar

*Nachteile
**passender Motor (Preis~100-200 Euro) mit Resolver nötig
**eingebauter v-Filter kann zwar beschleunigen, aber nicht abbremsen, das müßte er ja vorher wissen, leider macht er deshalb zu viel gemachte Schritte nicht zurück -> Rampen müssen doch selbst programmiert werden
**teuer
**Motorspannung netzgekoppelt -> VDE

===3 und 4 Achsen blaue TB6560 Schrittmotorplatinen von hyu68.com, wie sie auf eBay angeboten werden (Preisklasse 50 Euro)===

*Vorteile
**sehr günstig
**state of the art Schrittmotor-IC (TB6564AHQ ist jedoch der bessere Nachfolger)
**Mikroschritt bis 16
**eigener Spannungsregler, benötigt nur die Motorspannung
**Optokoppler
**Enable-Eingang
**Strom in 3 Stufen, 100%, 75%, 50% vom Nennstrom, einstellbar
**Bedienteil ansteckbar

*Nachteile
**nur die blanke Platine mit Kühlkörper, ohne Gehäuse
**trotz Optokoppler nicht galvanisch getrennt
**wegen der Optokoppler nur langsame Pulse, langsamer als Mach3 überhaupt einstellbar ist. Entfernt man die Optokoppler (überbrücken mit jeweils 1 Draht, unterschiedlich bei DIR/STEP und ENABLE), geht das Handbedienteil nicht mehr.
**Chopperfrequenz und Nennstrom nur durch Austausch von Bauelementen veränderbar
**Freilaufdiode am Relais fehlt
**offiziell darf die Spannung der ICs nicht aus der Motorspannung abgeleitet werden, weil damit die Einschaltsequenz des TB6560 nicht eingehalten wird. Dennoch ist bisher keiner kaputt gegangen.
**obwohl viele Dioden auf dem Board verbaut sind, haben die Ausgänge nur nach Masse Freilaufdioden (der TB6560A benötigt laut Hersteller keine Freilaufdioden) die anderen entkoppeln die Versorgungsspannung der 3 oder 4 Kanäle und dienen als Verpolschutz.
**wenn die Schrittmotoren gedreht werden, ohne dass das Board an Versorgungsspannung liegt, können die ICs gehimmelt werden.
**die Fähigkeiten des TB6560, wie Bremstempo, Umschalten der Mikroschritte während der Fahrt, Fehlermeldungen wie Übertemp, können nicht genutzt werden, werden aber von Mach3 sowieso nicht unterstützt.

===3 und 4 Achsen rote TB6560 Schrittmotorplatinen, wie sie auf eBay angeboten werden (Preisklasse 50 Euro)===

Wesentlich besser als die blauen aber etwas grösser. Tatsächlich galvanisch per (ausreichend schnellem) Optokoppler getrennt dank DC/DC Wandler. Aber auch diese Karten erfordern in MACH3 den Sherline Mode damit die vom TB6560 benötigte Impulslänge eingehalten wird.

===RTA Deutschland / Italy: GMD03, HGD06 (32-85 V, Preisklasse 140-180 Euro)===

*Vorteile
**sehr günstig
**wenig EMV-Probleme
** kann auch 8tel-Schritt
** HGD-Ein-und Ausgänge über Optokoppler
** automatische Ruhestromabsenkung
** Enable-Eingang
** Error-Ausgang
** Strom in 8 Stufen einstellbar

*Nachteile
**nur die blanke Platine mit Kühlkörper, ohne Gehäuse (gibt es vermutlich als Zubehör)

===IMS IB104, IB106, IB110 (Preisklasse 160-300 Euro)===

*Vorteile
**mechanisch geschickt gelöst
**Digitaleingänge opto-isoliert

*Nachteile
**analoger StromSet nicht galvanisch getrennt
**schlechte EMV
**weder home noch reset des eingebauten L297 sind herausgeführt, sodass man z. B. zum Umschalten in den Wave-Mode nicht weiß, ob er in einem geraden oder ungeraden Schritt ist
**Ruhe-Verlustleistung zu hoch (bei 60 V, 150 mA, 9 W, Linearregler)
**teurer als RTA
**IB106 und IB110 wesentlich teurer als IB104, obwohl nur ein paar Bauteile andere Werte haben

=== Anregungen ===

*Hohe Versorgungsspannung erforderlich
*Abbremsrampe ist schneller möglich wg. mechanischer Verluste (Reibung).
*Besonderheiten der Last (Drehmomentverlauf über Drehzahl) beachten.
*Startfrequenz knapp oberhalb der Hauptresonanzfrequenz. Nicht so hoch wie es möglich wäre, wg. Ruck beim Starten / Stoppen.
*Effekte bei Resonanz: kein Drehmoment, sogar Rückwärtslauf.
*Leistungsverbrauch sehr wohl lastabhängig.

== Alternative Stellantriebe ==

Eine preiswerte Alternative zu Schrittmotoren sind die [[Servo|Modellbau-Servos]], die es schon ab 5,- € gibt. Sie sind im Vergleich geradezu spielend einfach auch von µC anzusteuern und ermöglichen das exakte Anfahren bestimmter (speicherbarer) Winkel. Da sie nicht den Schrittmotor-typischen Schlupf haben, der gerne beim Anfahren unter mechanischer Last auftritt, eignen sie sich auch gut für größere Kräfte. Das integrierte Getriebe und die Stellautomatik blockieren die angefahrene Position, was bei kleineren Schrittmotoren mitunter problematischer ist. Für höhere Genauigkeit sollte man sogenannte digitale Servos nehmen. Eine Sonderform sind die Servowinden, mit denen man auch mehrere Umdrehungen erreichen kann. ("Segelwinden" bei Modellsegelbooten).

== Diskussionsthreads ==

* http://www.mikrocontroller.net/topic/51534
* http://www.mikrocontroller.net/topic/232355
* http://www.mikrocontroller.net/topic/215261

== Weblinks ==

* [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-113751.html#new Bipolare Schrittmotoren] Forumsbeitrag zum Thema
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/262652#new G-Code-Interpreter und 3-Achs Schrittmotorsteuerung mit ATMega644 und Trinamic TMC260]
* [http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Schrittmotoren Ausführlicher Grundlagenartikel auf roboternetz.de]
* Folgende 2 Beiträge beziehen sich auf http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-309923.html?reload=yes#310455
* [http://de.nanotec.com/support/tutorials/schrittmotor-und-bldc-motoren-animation Onlinetool zur Darstellung verschiedener Ansteuerungsarten von Nanotec.de] (Flash erforderlich)
* [http://de.nanotec.com/support/motorauswahl-assistent Motor-Assistent] - Onlinetool zur Berechnung von Motorkennzahlen anhand von Drehzahl und Drehmoment von Nanotec.de .
* [http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00907a.pdf Microchip AN907: Stepping Motors Fundamentals] - Gute und allgemeine Einführung zum Thema Schrittmotoren.
* [http://www.schrittmotor-blog.de/ Schrittmotor-blog.de] - Blog mit technischen Hintergrundinformationen und Detailwissen zum Schrittmotor
* [[Schrittmotor-Controller (Stepper)]] Mikrocontrollerprojekt für die Anwendung von (unipolaren) Schrittmotoren als Strahlschalter

[[Kategorie:Motoren]]

Entprellung

2015-01-08T06:02:40Z

195.33.171.8: Typo

== Problembeschreibung ==
Mechanische [[Schalter]] wie [[Drehgeber]] neigen beim Ein- und Ausschalten zum sogenannten '''Prellen''', d.h sie schalten schnell mehrfach aus und ein, verursacht durch mechanische Vibrationen des Schaltkontaktes, sofern sie nicht dagegen geschützt sind. Vereinfacht dargestellt, sieht eine von einem Schalter oder Taster geschaltete Spannung beim Schalten wie folgt aus:

[[Bild:Entprellen.png]]

Für die Vermeidung bzw. Auswertung dieses unsauberen Signals gibt es verschiedene Ansätze:

== Hardwareentprellung ==

===Prellfreie Schalter===

Für Spezialanwendungen hält die elektromechanische Industrie verschiedene Sonderkonstruktionen bereit, die saubere Schaltzustände nach Aussen generieren, indem sie entweder eine mechanische Dämpfung in Form eines selbsthemmenden Federmechanismus oder eine integrierte elektronische Signalverzögerung benutzen.

Solche Systeme sind jedoch teuer und werden meist nur im Leistungsbereich eingesetzt.

===Wechselschalter===

Für die Entprellung von Wechselschaltern (engl. Double Throw Switch) kann ein klassisches RS-[[Flipflop]] genutzt werden. Bei dieser Variante werden neben zwei NAND-Gattern nur noch zwei Pull-Up Widerstände benötigt.

[[Bild:NAND_debouncer.png|thumb|left|350px|'''Taster entprellen mit NAND-RS-Flipflop''']]

 

In der gezeigten Schalterstellung liegt an der Position /S der Pegel 0 an. Damit ist das Flipflop gesetzt und der Ausgang auf dem Pegel 1. Schließt der Schalter zwischen den Kontakten 2 und 3, liegt an der Postion /R der Pegel 0 an. Dies bedeutet, dass der Ausgang des Flipflops auf den Pegel 0 geht. Sobald der Schalter von einem zum anderen Kontakt wechselt, beginnt er in der Regel zu prellen. Während des Prellens wechselt der Schalter zwischen den beiden Zuständen "Schalter berührt Kontakt" und "Schalter ist frei in der Luft". Der Ausgang des Flipflops bleibt in dieser Prellzeit aber stabil, da der Schalter während des Prellens nie den gegenüberliegenden Kontakt berührt und das RS-Flipflop seinen Zustand allein halten kann. Die Prellzeit ist stark vom Schaltertyp abhängig und liegt zwischen 0,1 und 10ms. Die Dimensionierung der Widerstände ist relativ unkritisch. Als Richtwert können hier 100kOhm verwendet werden.

====Wechselschalter ohne Flip-Flop====

Wenn man mal gerade kein Flip-Flop zur Hand hat, kann man sich auch mit dieser Schaltung behelfen.

[[Bild:WechselEntprellC.PNG|thumb|left|350px|'''Wechsler entprellen mit Kondensator''']]

 

Zur Funktionsweise:
Beim Umschalten wird der Kondensator immer sofort umgeladen.
Während der Kontakt prellt, befindet er sich in der Luft und hat keinerlei Verbindung. Während dieser Zeit übernimmt der Kondensator das halten des Pegels.

Dimensionierung:
Ist der entprellte Taster an ein IC Angeschlossen, ist der ''Input Leakage Current'' der ausschlaggebende Strom. Falls weitere Ströme fließen sind diese mit zu berücksichtigen. Bei einem Mikrocontroller von Atmel sind 1µA typisch.
Es gilt:
:<math>\frac{dU}{dt} = \frac{I}{C}</math>
Da eine Prellung ca. 10ms dauert und die Spannung in dieser Zeit beispielsweise um maximal 0,5V fallen soll kommt man auf folgende Kapazität:
:<math> C = \frac{I \cdot dt}{dU} = \frac{1\mu A \cdot 10ms}{0,5V} = 20nF </math>

Um Stromspitzen zu verringern kann ein Widerstand mit eingefügt werden. Eine Zeitkonstante von 1µs bis 1ms scheint sinnvoll. Also 500 Ohm bis 500kOhm sind nutzbar, wobei bei niedrigem Widerstand die Stromspitzen höher sind, und bei 500kOhm der Pinstrom störend wird.

===Einfacher Taster===

Auch wenn das RS-Flipflop sehr effektiv ist, wird diese Variante der Entprellung nur selten angewendet. Grund dafür ist, dass in Schaltungen häufiger einfache Taster eingesetzt werden. Diese sind oft kleiner und preisgünstiger. Um einfache Taster (engl. Single Throw Switch) zu entprellen, kann ein einfacher RC-Tiefpass eingesetzt werden. Hierbei wird ein Kondensator über einen Widerstand je nach Schalterstellung auf- oder entladen. Das RC-Glied bildet einen Tiefpass, sodass die Spannung über den Kondensator nicht von einen Pegel auf den anderen springen kann.

[[Bild:RC_debouncer.png|thumb|left|300px|Taster entprellen mit RC-Entpreller]]

[[Datei:Entprellen1a.png|thumb|350px| Entstehender Spannungsverlauf]]
{{Absatz}}

Wenn der Schalter geöffnet ist, lädt sich der Kondensator langsam über die beiden Widerstände R1 und R2 auf Vcc auf. Beim Erreichen der Umschaltschwelle springt der Ausgang auf den Pegel 0. Wird der Schalter geschlossen, entlädt sich der Kondensator langsam über den Widerstand R2. Demnach ändert sich der Ausgang des Inverters auf den Pegel 1. Während der Taster prellt, kann sich die Spannung über dem Kondensator nicht sprunghaft ändern, da das Auf- und Entladen eher langsam über die Widerstände erfolgt. Außerdem sind die Schaltschwellen für den Übergang LOW->HIGH und HIGH->LOW stark verschieden (Hysterese, siehe Artikel [[Schmitt-Trigger]]). Bei richtiger Dimensionierung der Bauelemente wird somit der Ausgang des Inverters prellfrei.

Zu beachten ist, dass der Inverter '''unbedingt''' einer mit [[Schmitt-Trigger]]-Eingängen sein muss, weil bei Standard-Logikeingängen im Bereich von üblicherweise 0,8V - 2,0V der Ausgang nicht definiert ist. Als Inverter kann zum Beispiel der 74HC14 oder der CD40106 (pinkompatibel) eingesetzt werden. Alternativ kann auch ein CD4093 eingesetzt werden. Bei dem CD4093 handelt es sich um NAND-Gatter mit Schmitt-Trigger-Eingängen. Um aus einem NAND-Gatter einen Inverter zu machen, müssen einfach nur die beiden Eingänge verbunden werden oder ein Eingang fest auf HIGH gelegt werden.

Für eine geeignete Dimensionierung muss man etwas mit den Standardformeln für einen Kondensator jonglieren. Die Spannung über den Kondensator beim Entladen berechnet sich nach:
:<math>U_C(t) = U_0 \cdot e^{\frac{-t}{R_2 C_1}}</math>

Damit der Ausgang des Inverters stabil ist, muss die Spannung über den Kondensator und damit die Spannung am Eingang des Inverters über der Spannung bleiben, bei welcher der Inverter umschaltet. Diese Schwellwertspannung ist genau die zeitabhängige Spannung über den Kondensator.
:<math>U_C(t)\!\ = U_{th}</math>

Durch Umstellen der Formel ergibt sich nun:
:<math>R_2=\frac{-t}{C_1 \cdot ln\left(\frac{U_{th}}{U_0} \right)}</math>

Ein Taster prellt üblicherweise etwa 10ms. Zur Sicherheit kann bei der Berechnung des Widerstandes eine Prellzeit von 20ms angenommen werden. U_0 ist die Betriebsspannung also Vcc. Die Schwellwertspannung muss aus dem Datenblatt des eingesetzten Schmitt-Triggers abgelesen werden. Beim 74HC14 beträgt der gesuchte Wert 2,0V. Nimmt man für den Kondensator 1µF und beträgt die Betriebsspannung 5V, ergibt sich für den Widerstand ein Wert von etwa 22kOhm.

Wird der Schalter geöffnet, lädt sich der Kondensator nach folgender Formel auf:
:<math>U_C(t) = U_0 \cdot \left( 1-e^{\frac{-t}{(R_1+R_2)\cdot C_1}} \right)</math>

Mit U_th=U_C ergibt das Umstellen nach (R_1+R_2):
:<math>R_1+R_2 = \frac{-t}{C_1 \cdot ln\left(1-\frac{U_{th}}{U_0} \right)} </math>

Für die Schwellspannung lässt sich aus dem Datenblatt ein Wert von 2,3V ablesen. Mit diesem Wert und den Annahmen von oben ergibt sich für R_1+R_2 ein Wert von 32kOhm. Somit ergibt sich für R_1 ein Wert von etwa 10kOhm.

Anmerkung: Beim 74LS14 von Hitachi z. B. sind die oberen und unteren Schaltschwellwerte unterschiedlich. Es muss darauf geachtet werden, dass U_{th} beim Entladen die untere Schwelle und U_{th} beim Laden die obere Schwelle einnimmt.

== Softwareentprellung ==

In den Zeiten der elektronischen Auswertung von Tastern und Schaltern ist das softwaretechnische Entprellen oft billiger, als die Benutzung eines teuren Schalters. Daher werden heute z.B. auch Computertastaturen nicht mehr mit prellarmen Tasten oder Entprellkondensatoren ausgestattet.

Bei Verwendung des in den meisten Geräten ohnehin vorhandenen Mikrocontrollers z.B., kann man sich die zusätzliche Hardware sparen, da die Entprellung in Software praktisch genauso gut funktioniert. Dabei ist nur zu beachten, dass zusätzliche Rechenleistung und je nach Umsetzung auch einige Hardwareressourcen (z.B. Timer) benötigt werden.

=== Flankenerkennung ===
Bei einem Taster gibt es insgesamt 4 theoretische Zustände:

* 1. war nicht gedrückt und ist nicht gedrückt
* 2. war nicht gedrückt und ist gedrückt (steigende Flanke)
* 3. war gedrückt und ist immer noch gedrückt
* 4. war gedrückt und ist nicht mehr gedrückt (fallende Flanke)

Diese einzelnen Zustände lassen sich jetzt bequem abfragen/durchlaufen. Die Entprellung geschieht dabei durch die ganze Laufzeit des Programms. Die Taster werden hierbei als Active-Low angeschlossen, um die internen Pull-Ups zu nutzen.

Diese Routine gibt für den Zustand "steigende Flanke" den Wert "1" zurück, sonst "0"

<syntaxhighlight lang="c">
#define TASTERPORT PINC
#define TASTERBIT PINC1

char taster(void)
{
static unsigned char zustand;
char rw = 0;

if(zustand == 0 && !(TASTERPORT & (1<<TASTERBIT))) //Taster wird gedrueckt (steigende Flanke)
{
zustand = 1;
rw = 1;
}
else if (zustand == 1 && !(TASTERPORT & (1<<TASTERBIT))) //Taster wird gehalten
{
zustand = 2;
rw = 0;
}
else if (zustand == 2 && (TASTERPORT & (1<<TASTERBIT))) //Taster wird losgelassen (fallende Flanke)
{
zustand = 3;
rw = 0;
}
else if (zustand == 3 && (TASTERPORT & (1<<TASTERBIT))) //Taster losgelassen
{
zustand = 0;
rw = 0;
}

return rw;
}
</syntaxhighlight>

Eine Erweiterung, damit beliebig lange das Halten einer Taste erkannt wird kann man ganz einfach so implementieren:

<syntaxhighlight lang="c">
// zustand kann entweder zum ersten mal als gehalten detektiert werden oder aber jedes weitere mal
else if (((zustand == 1) || (zustand == 2)) && !(TASTERPORT & (1<<TASTERBIT))) //Taster wird gehalten
{
zustand = 2;
rw = 0;
}
</syntaxhighlight>

=== Warteschleifen-Verfahren ===

Soll nun mit einem Mikrocontroller gezählt werden, wie oft ein Kontakt oder ein Relais geschaltet wird, muss das Prellen des Kontaktes exakt berücksichtigt - und von einem gewollten Mehrfachschalten abgegrenzt werden, da sonst möglicherweise Fehlimpulse gezählt- oder andererseits echte Schaltvorgänge übersprungen werden. Dies muss beim Schreiben des Programms hinsichtlich des Abtastens des Kontaktes unbedingt Rechnung getragen werden.

Beim folgenden einfachen Beispiel für eine Entprellung ist zu beachten, dass der AVR im Falle eines Tastendrucks 200ms wartet, also brach liegt. Bei zeitkritischen Anwendungen sollte man ein anderes Verfahren nutzen (z. B. Abfrage der Tastenzustände in einer Timer-Interrupt-Service-Routine).

<syntaxhighlight lang="c">
#include <avr/io.h>
#include <inttypes.h>
#ifndef F_CPU
#warning "F_CPU war noch nicht definiert, wird nun mit 3686400 definiert"
#define F_CPU 3686400UL /* Quarz mit 3.6864 Mhz */
#endif
#include <util/delay.h> /* bei alter avr-libc: #include <avr/delay.h> */

/* Einfache Funktion zum Entprellen eines Tasters */
inline uint8_t debounce(volatile uint8_t *port, uint8_t pin)
{
if ( !(*port & (1 << pin)) )
{
/* Pin wurde auf Masse gezogen, 100ms warten */
_delay_ms(50); // Maximalwert des Parameters an _delay_ms
_delay_ms(50); // beachten, vgl. Dokumentation der avr-libc
if ( *port & (1 << pin) )
{
/* Anwender Zeit zum Loslassen des Tasters geben */
_delay_ms(50);
_delay_ms(50);
return 1;
}
}
return 0;
}

int main(void)
{
DDRB &= ~( 1 << PB0 ); /* PIN PB0 auf Eingang Taster) */
PORTB |= ( 1 << PB0 ); /* Pullup-Widerstand aktivieren */
...
if (debounce(&PINB, PB0))
{
/* Falls Taster an PIN PB0 gedrueckt */
/* LED an Port PD7 an- bzw. ausschalten: */
PORTD = PORTD ^ ( 1 << PD7 );
}
...
}
</syntaxhighlight>

Die obige Routine hat leider mehrere Nachteile:
* sie detektiert nur das Loslassen (unergonomisch)
* sie verzögert die Mainloop immer um 100ms bei gedrückter Taste
* sie verliert Tastendrücke, je mehr die Mainloop zu tun hat.

Eine ähnlich einfach zu benutzende Routine, aber ohne all diese Nachteile findet sich im Forenthread
[http://www.mikrocontroller.net/topic/164194#new Entprellung für Anfänger]

Der ''DEBOUNCE'' Befehl in dem BASIC-Dialekt BASCOM für AVR ist ebenfalls nach dem Warteschleifen-Verfahren programmiert. Die Wartezeit beträgt standardmäßig 25 ms, kann aber vom Anwender überschrieben werden. Vgl. [http://avrhelp.mcselec.com/bascom-avr.html?DEBOUNCE BASCOM Online-Manual zu DEBOUNCE].

Eine C-Implementierung für eine Tastenabfrage mit Warteschleife ist im Artikel [[AVR-GCC-Tutorial#IO-Register_als_Parameter_und_Variablen|AVR-GCC-Tutorial: IO-Register als Parameter und Variablen]] angeben.

Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass der Controller durch die Warteschleife blockiert wird. Günstiger ist die Implementierung mit einem Timer-Interrupt.

==== Warteschleifenvariante mit Maske und Pointer (nach Christian Riggenbach) ====

Hier eine weitere Funktion, um Taster zu entprellen: Durch den zusätzlichen Code kann eine Entprellzeit von durchschnittlich 1-3ms (mindestens 8*150µs = 1ms) erreicht werden. Grundsätzlich prüft die Funktion den Pegel der Pins auf einem bestimmten Port. Wenn die/der Pegel 8 Mal konstant war, wird die Schleife verlassen. Diese Funktion kann sehr gut eingesetzt werden, um in einer Endlosschleife Taster anzufragen, da sie, wie erwähnt, eine kurze Wartezeit hat.

<syntaxhighlight lang="c">
void entprellung( volatile uint8_t *port, uint8_t maske ) {
uint8_t port_puffer;
uint8_t entprellungs_puffer;

for( entprellungs_puffer=0 ; entprellungs_puffer!=0xff ; ) {
entprellungs_puffer<<=1;
port_puffer = *port;
_delay_us(150);
if( (*port & maske) == (port_puffer & maske) )
entprellungs_puffer |= 0x01;
}
}
</syntaxhighlight>
Die Funktion wird wie folgt aufgerufen:
<syntaxhighlight lang="c">
// Bugfix 20100414
// http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/FAQ.html#faq_port_pass
entprellung( &PINB, (1<<PINB2) ); // ggf. Prellen abwarten
if( PINB & (1<<PINB2) ) // dann stabilen Wert einlesen
{
// mach was
}
else
{
// mach was anderes
}
</syntaxhighlight>
Als Maske kann ein beliebiger Wert übergeben werden. Sie verhindert, dass nichtverwendete Taster die Entprellzeit negativ beeinflussen.

==== Debounce-Makro von Peter Dannegger ====

Peter Dannegger hat in [http://www.mikrocontroller.net/topic/164194#1566921 "Entprellen für Anfänger"] folgende vereinfachtes Entprellverfahren beschrieben. Das Makro arbeitet in der Originalversion mit ''active low'' geschalteten Tastern, kann aber einfach für ''active high'' geschaltete Taster angepasst werden ([[Pollin Funk-AVR-Evaluationsboard#Tasty Reloaded|Tasty Reloaded]]).

<syntaxhighlight lang="c">
/************************************************************************/
/* */
/* Not so powerful Debouncing Example */
/* No Interrupt needed */
/* */
/* Author: Peter Dannegger */
/* */
/************************************************************************/
// Target: ATtiny13

#include <avr/io.h>
#define F_CPU 9.6e6
#include <util/delay.h>

#define debounce( port, pin ) \
({ \
static uint8_t flag = 0; /* new variable on every macro usage */ \
uint8_t i = 0; \
\
if( flag ){ /* check for key release: */ \
for(;;){ /* loop ... */ \
if( !(port & 1<<pin) ){ /* ... until key pressed or ... */ \
i = 0; /* 0 = bounce */ \
break; \
} \
_delay_us( 98 ); /* * 256 = 25ms */ \
if( --i == 0 ){ /* ... until key >25ms released */ \
flag = 0; /* clear press flag */ \
i = 0; /* 0 = key release debounced */ \
break; \
} \
} \
}else{ /* else check for key press: */ \
for(;;){ /* loop ... */ \
if( (port & 1<<pin) ){ /* ... until key released or ... */ \
i = 0; /* 0 = bounce */ \
break; \
} \
_delay_us( 98 ); /* * 256 = 25ms */ \
if( --i == 0 ){ /* ... until key >25ms pressed */ \
flag = 1; /* set press flag */ \
i = 1; /* 1 = key press debounced */ \
break; \
} \
} \
} \
i; /* return value of Macro */ \
})

/*
Testapplication
*/
int main(void)
{
DDRB &= ~(1<<PB0);
PORTB |= 1<<PB0;
DDRB |= 1<<PB2;
DDRB &= ~(1<<PB1);
PORTB |= 1<<PB1;
DDRB |= 1<<PB3;
for(;;){
if( debounce( PINB, PB1 ) )
PORTB ^= 1<<PB2;
if( debounce( PINB, PB0 ) )
PORTB ^= 1<<PB3;
}
}

</syntaxhighlight>

Wenn das Makro für die gleiche Taste (Pin) an mehreren Stellen aufgerufen werden soll, muss eine Funktion angelegt werden, damit beide Aufrufe an die gleiche Zustandsvariable ''flag'' auswerten [http://www.mikrocontroller.net/topic/195914#1918727]:

<syntaxhighlight lang="c">
// Hilfsfunktion
uint8_t debounce_C1( void )
{
return debounce(PINC, PC1);
}

// Beispielanwendung
int main(void)
{
DDRB |= 1<<PB2;
DDRB |= 1<<PB3;
DDRC &= ~(1<<PC1);
PORTC |= 1<<PC1; // Pullup für Taster

for(;;){
if( debounce_C1() ) // nicht: debounce(PINC, PC1)
PORTB ^= 1<<PB2;
if( debounce_C1() ) // nicht: debounce(PINC, PC1)
PORTB ^= 1<<PB3;
}
}
</syntaxhighlight>

=== Timer-Verfahren (nach Peter Dannegger) ===

==== Grundroutine (AVR Assembler) ====

Siehe dazu: [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-20435.html#new Forum]

Vorteile
* besonders kurzer Code
* schnell

Außerdem können 8 Tasten (aktiv low) gleichzeitig bearbeitet werden, es dürfen also
alle exakt zur selben Zeit gedrückt werden. Andere Routinen können z. B. nur eine Taste verarbeiten, d.h. die zuerst oder zuletzt gedrückte gewinnt, oder es kommt Unsinn heraus.

Die eigentliche Einlese- und Entprellroutine ist nur 8 Instruktionen
kurz. Der entprellte Tastenzustand ist im Register ''key_state''. Mit nur 2 weiteren Instruktionen wird dann der Wechsel von ''Taste offen'' zu
''Taste gedrückt'' erkannt und im Register ''key_press'' abgelegt. Im Beispielcode werden dann damit 8 LEDs ein- und ausgeschaltet. Jede Taste entspricht einem Bit in den Registern, d.h. die Verarbeitung erfolgt bitweise mit logischen Operationen. Zum Verständnis empfiehlt es sich daher, die Logikgleichungen mit Gattern für ein Bit = eine Taste aufzumalen. Die Register kann man sich als Flipflops denken, die mit der Entprellzeit als Takt arbeiten. D.h. man kann das auch so z. B. in einem GAL22V10 realisieren.

Als Kommentar sind neben den einzelnen Instruktionen alle 8 möglichen
Kombinationen der 3 Signale dargestellt.

Beispielcode für AVR (Assembler):

<syntaxhighlight lang="avrasm">
.nolist
.include "c:\avr\inc\1200def.inc"
.list
.def save_sreg = r0
.def iwr0 = r1
.def iwr1 = r2

.def key_old = r3
.def key_state = r4
.def key_press = r5

.def leds = r16
.def wr0 = r17

.equ key_port = pind
.equ led_port = portb

rjmp init
.org OVF0addr ;timer interrupt 24ms
in save_sreg, SREG
get8key: ;/old state iwr1 iwr0
mov iwr0, key_old ;00110011 10101010 00110011
in key_old, key_port ;11110000
eor iwr0, key_old ; 11000011
com key_old ;00001111
mov iwr1, key_state ; 10101010
or key_state, iwr0 ; 11101011
and iwr0, key_old ; 00000011
eor key_state, iwr0 ; 11101000
and iwr1, iwr0 ; 00000010
or key_press, iwr1 ;store key press detect
;
; insert other timer functions here
;
out SREG, save_sreg
reti
;-------------------------------------------------------------------------
init:
ldi wr0, 0xFF
out ddrb, wr0
ldi wr0, 1<<CS02 | 1<<CS00 ;divide by 1024 * 256
out TCCR0, wr0
ldi wr0, 1<<TOIE0 ;enable timer interrupt
out TIMSK, wr0

clr key_old
clr key_state
clr key_press
ldi leds, 0xFF
main: cli
eor leds, key_press ;toggle LEDs
clr key_press ;clear, if key press action done
sei
out led_port, leds
rjmp main
;-------------------------------------------------------------
</syntaxhighlight>

==== Komfortroutine (C für AVR) ====

Siehe dazu: [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-310276.html Forum]

'''Anmerkung''' Wenn statt active-low (Ruhezustand High) active-high (Ruhezustand Low) verwendet wird muss eine Zeile geändert werden siehe:
[http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-310276.html gesamter Beitrag im Forum],
[http://www.mikrocontroller.net/topic/48465#606555 Stelle 1 im Beitrag], ([http://www.mikrocontroller.net/topic/48465#2306398 Stelle 2 im Beitrag] muss *nicht* geändert werden, da hier die Polarität gar keinen Einfluß hat).

'''Anmerkung 2''' Zur Initialisierung siehe [http://www.mikrocontroller.net/topic/48465#3572793 Forum]

Funktionsprinzip wie oben plus zusätzliche Features:
* Kann Tasten sparen durch unterschiedliche Aktionen bei kurzem oder langem Drücken
* Wiederholfunktion, z. B. für die Eingabe von Werten

Das Programm ist für avr-gcc/avr-libc geschrieben, kann aber mit ein paar Anpassungen auch mit anderen Compilern und Mikrocontrollern verwendet werden. Eine Portierung für den AT91SAM7 findet man [http://www.google.com/codesearch?q=show:ac2viP-2E2Y:pzkOO5QRsoc:RPICuprYy-A&sa=N&cd=1&ct=rc&cs_p=svn://mikrocontroller.net/mp3dec/trunk&cs_f=keys.c#a0 hier] (aus dem Projekt [[ARM MP3/AAC Player]]).
<syntaxhighlight lang="c">
/************************************************************************/
/* */
/* Debouncing 8 Keys */
/* Sampling 4 Times */
/* With Repeat Function */
/* */
/* Author: Peter Dannegger */
/* danni@specs.de */
/* */
/************************************************************************/

#include <stdint.h>
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>

#ifndef F_CPU
#define F_CPU 1000000 // processor clock frequency
#warning kein F_CPU definiert
#endif

#define KEY_DDR DDRB
#define KEY_PORT PORTB
#define KEY_PIN PINB
#define KEY0 0
#define KEY1 1
#define KEY2 2
#define ALL_KEYS (1<<KEY0 | 1<<KEY1 | 1<<KEY2)

#define REPEAT_MASK (1<<KEY1 | 1<<KEY2) // repeat: key1, key2
#define REPEAT_START 50 // after 500ms
#define REPEAT_NEXT 20 // every 200ms

#define LED_DDR DDRA
#define LED_PORT PORTA
#define LED0 0
#define LED1 1
#define LED2 2

volatile uint8_t key_state; // debounced and inverted key state:
// bit = 1: key pressed
volatile uint8_t key_press; // key press detect

volatile uint8_t key_rpt; // key long press and repeat

ISR( TIMER0_OVF_vect ) // every 10ms
{
static uint8_t ct0, ct1, rpt;
uint8_t i;

TCNT0 = (uint8_t)(int16_t)-(F_CPU / 1024 * 10e-3 + 0.5); // preload for 10ms

i = key_state ^ ~KEY_PIN; // key changed ?
ct0 = ~( ct0 & i ); // reset or count ct0
ct1 = ct0 ^ (ct1 & i); // reset or count ct1
i &= ct0 & ct1; // count until roll over ?
key_state ^= i; // then toggle debounced state
key_press |= key_state & i; // 0->1: key press detect

if( (key_state & REPEAT_MASK) == 0 ) // check repeat function
rpt = REPEAT_START; // start delay
if( --rpt == 0 ){
rpt = REPEAT_NEXT; // repeat delay
key_rpt |= key_state & REPEAT_MASK;
}
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// check if a key has been pressed. Each pressed key is reported
// only once
//
uint8_t get_key_press( uint8_t key_mask )
{
cli(); // read and clear atomic !
key_mask &= key_press; // read key(s)
key_press ^= key_mask; // clear key(s)
sei();
return key_mask;
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// check if a key has been pressed long enough such that the
// key repeat functionality kicks in. After a small setup delay
// the key is reported being pressed in subsequent calls
// to this function. This simulates the user repeatedly
// pressing and releasing the key.
//
uint8_t get_key_rpt( uint8_t key_mask )
{
cli(); // read and clear atomic !
key_mask &= key_rpt; // read key(s)
key_rpt ^= key_mask; // clear key(s)
sei();
return key_mask;
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// check if a key is pressed right now
//
uint8_t get_key_state( uint8_t key_mask )

{
key_mask &= key_state;
return key_mask;
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////
//
uint8_t get_key_short( uint8_t key_mask )
{
cli(); // read key state and key press atomic !
return get_key_press( ~key_state & key_mask );
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////
//
uint8_t get_key_long( uint8_t key_mask )
{
return get_key_press( get_key_rpt( key_mask ));
}

int main( void )
{
LED_PORT = 0xFF;
LED_DDR = 0xFF;

// Configure debouncing routines
KEY_DDR &= ~ALL_KEYS; // configure key port for input
KEY_PORT |= ALL_KEYS; // and turn on pull up resistors

TCCR0 = (1<<CS02)|(1<<CS00); // divide by 1024
TCNT0 = (uint8_t)(int16_t)-(F_CPU / 1024 * 10e-3 + 0.5); // preload for 10ms
TIMSK |= 1<<TOIE0; // enable timer interrupt

sei();

while(1){
if( get_key_short( 1<<KEY1 ))
LED_PORT ^= 1<<LED1;

if( get_key_long( 1<<KEY1 ))
LED_PORT ^= 1<<LED2;

// single press and repeat

if( get_key_press( 1<<KEY2 ) || get_key_rpt( 1<<KEY2 )){
uint8_t i = LED_PORT;

i = (i & 0x07) | ((i << 1) & 0xF0);
if( i < 0xF0 )
i |= 0x08;
LED_PORT = i;
}
}
}
</syntaxhighlight>

Das single-press-und-repeat-Beispiel geht nicht in jeder Beschaltung; folgendes Beispiel sollte universeller sein (einzelne LED an/aus):
<syntaxhighlight lang="c">
// single press and repeat
if( get_key_press( 1<<KEY2 ) || get_key_rpt( 1<<KEY2 ))
LED_PORT ^=0x08;
</syntaxhighlight>

===== Funktionsweise =====
Der Code basiert auf 8 parallelen vertikalen Zählern, die über die Variablen ct0 und ct1 aufgebaut werden

[[Bild:VertCount.png|framed|center|'''8 vertikale Zähler in 2 8-Bit Variablen''']]

wobei jeweils ein Bit in ct0 mit dem gleichwertigen Bit in ct1 zusammengenommen einen 2-Bit-Zähler bildet.
Der Code der sich um die 8 Zähler kümmert, ist so geschrieben, daß er alle 8 Zähler gemeinsam parallel behandelt.

<syntaxhighlight lang="c">
i = key_state ^ ~KEY_PIN; // key changed ?
</syntaxhighlight>
i enthält an dieser Stelle für jede Taste, die sich im Vergleich mit dem vorhergehenden entprellten Zustand (keystate) verändert hat, ein 1 Bit.

<syntaxhighlight lang="c">
ct0 = ~( ct0 & i ); // reset or count ct0
ct1 = ct0 ^ (ct1 & i); // reset or count ct1
</syntaxhighlight>

Diese beiden Anweisungen erniedrigen den 2-Bit Zähler ct0/ct1 für jedes Bit um 1, welches in i gesetzt ist. Liegt an der entsprechenden Stelle in i ein 0 Bit vor (keine Änderung des Zustands), so wird der Zähler ct0/ct1 für dieses Bit auf 1 gesetzt.
Der Grundzustand des Zählers ist als ct0 == 1 und ct1 == 1 (Wert 3). Der Zähler zählt daher mit jedem ISR Aufruf, bei dem die Taste im Vergleich zu keystate als verändert erkannt wurde

ct1 ct0
1 1 // 3
1 0 // 2
0 1 // 1
0 0 // 0
1 1 // 3

<syntaxhighlight lang="c">
i &= ct0 & ct1; // count until roll over ?
</syntaxhighlight>
in i bleibt nur dort ein 1-Bit erhalten, wo sowohl in ct1 als auch in ct0 ein 1 Bit vorgefunden wird, der betreffende Zähler also bis 3 zählen konnte. Durch die zusätzliche Verbindung mit i wird der Fall abgefangen, dass ein konstanter Zählerwert von 3 in i ein 1 Bit hinterlässt. Im Endergebnis bedeutet dass, dass nur ein Zählerwechsel von 0 auf 3 zu einem 1 Bit an der betreffenden Stelle in i führt, aber auch nur dann, wenn in i an dieser Bitposition ebenfalls ein 1 Bit war (welches wiederrum deswegen auf 1 war, weil an diesem Eingabeport eine Veränderung zum letzten bekannten entprellten Zustand festgestellt wurde). Alles zusammengenommen heißt das, dass ein Tastendruck dann erkannt wird, wenn die Taste 4 mal hintereinander in einem anderen Zustand vorgefunden wurde als dem zuletzt bekannten entprellten Tastenzustand.

An dieser Stelle ist i daher ein Vektor von 8 Bits, von denen jedes einzelne der Bits darüber Auskunft gibt, ob die entsprechende Taste mehrmals hintereinander im selben Zustand angetroffen wurde, der nicht mit dem zuletzt bekannten Tastenzustand übereinstimmt. Ist das der Fall, dann wird eine entsprechende Veränderung des Tastenzustands in key_state registriert
<syntaxhighlight lang="c">
key_state ^= i; // then toggle debounced state
</syntaxhighlight>
und wenn sich in key_state das entsprechende Bit von 0 auf 1 verändert hat, wird dieses Ereignis als 'Taste wurde niedergedrückt' gewertet.
<syntaxhighlight lang="c">
key_press |= key_state & i; // 0->1: key press detect
</syntaxhighlight>

Damit ist der Tasteneingang entprellt. Und zwar sowohl beim Drücken einer Taste als auch beim Loslassen (damit Tastenpreller beim Loslassen nicht mit dem Niederdrücken einer Taste verwechselt werden). Der weitere Code beschäftigt sich dann nur noch damit, diesen entprellten Tastenzustand weiter zu verarbeiten.

Der Codeteil sieht durch die Verwendung der vielen bitweisen Operationen relativ komplex aus. Behält man aber im Hinterkopf, dass einige der bitweisen wie ein 'paralles If' gleichzeitig auf allen 8 Bits eingesetzt werden, dann vereinfacht sich vieles. Ein
<syntaxhighlight lang="c">
key_press |= key_state & i;
</syntaxhighlight>
ist nichts anderes als ein
<syntaxhighlight lang="c">
// teste ob Bit 0 sowohl in key_state als auch in i gesetzt ist
// und setze Bit 0 in key_press, wenn das der Fall ist
if( ( key_state & ( 1 << 0 ) ) &&
( i & ( 1 << 0 ) )
key_press |= ( 1 << 0 );

// Bit 1
if( ( key_state & ( 1 << 1 ) ) &&
( i & ( 1 << 1 ) )
key_press |= ( 1 << 1 );

// Bit 2
if( ( key_state & ( 1 << 2 ) ) &&
( i & ( 1 << 2 ) )
key_press |= ( 1 << 2 );

...
</syntaxhighlight>
nur als wesentlich kompaktere Operation ausgeführt und für alle 8 Bits gleichzeitig.
Die Kürze und Effizienz dieser paar Codezeilen ergibt sich aus dem Umstand, dass jedes Bit in den Variablen für eine Taste steht und alle 8 (maximal möglichen) Tasten gleichzeitig die Operationen durchlaufen.

===== Reduziert auf lediglich 1 Taste =====
Diskussionen im Forum zeigen immer wieder, dass viele eine Abneigung gegen diesen Code haben, weil er ihnen sehr kompliziert vorkommt.

Der Code ist nicht leicht zu analysieren und er zieht alle Register dessen, was möglich ist, um sowohl Laufzeit als auch Speicherverbrauch einzusparen. Oft hört man auch das Argument: Ich benötige ja nur eine Entprellung für 1 Taste, gibt es da nichts Einfacheres?

Hier ist die 'Langform' des Codes, so wie man das für lediglich 1 Taste schreiben würde, wenn man exakt dasselbe Entprellverfahren einsetzen würde. Man sieht: Da ist keine Hexerei dabei: In key_state wird der letzte bekannte entprellte Zustand der Taste gehalten. Der Pin-Eingang wird mit diesem Zustand verglichen und wenn sich die beiden unterscheiden, dann wird ein Zähler heruntergezählt. Produziert dieses herunterzählen einen Unterlauf des Zählers, dann gilt die Taste als entprellt und wenn dann auch noch die Taste gerade gedrückt ist, dann wird dieses in key_press entsprechend vermerkt.

<syntaxhighlight lang="c">
uint8_t key_state;
uint8_t key_counter;
volatile uint8_t key_press;

ISR( ... Overflow ... )
{
uint8_t input = KEY_PIN & ( 1 << KEY0 );

if( input != key_state ) {
key_counter--;
if( key_counter == 0xFF ) {
key_counter = 3;
key_state = input;
if( input )
key_press = TRUE;
}
}
else
key_counter = 3;

}

uint8_t get_key_press()
{
uint8_t result;

cli();
result = key_press;
key_press = FALSE;
sei();

return result;
}
</syntaxhighlight>

Der vollständige Entprellcode, wie weiter oben gelistet, besticht jetzt aber darin, dass er compiliert kleiner ist als diese anschaulichere Variante für lediglich 1 Taste. Und das bei gleichzeitig erhöhter Funktionalität. Denn zb. ein Autorepeat ist in diesem Code noch gar nicht eingebaut. Und spätestens wenn man dann eine 2.te Taste entprellen möchte, dann ist auch der SRAM-Speicherverbrauch dieser Langform höher als der des Originals für 8 Tasten. Daraus folgt: Selbst für lediglich 1 Taste ist die Originalroutine die bessere Wahl.

Und wegen der Komplexität mal eine Frage: Sind Sie selbst in der Lage eine entsprechend effiziente sqrt() Funktion zu schreiben, wie die, die sie in der Standard-C-Bibliothek vorfinden? Nein? Dann dürften Sie eigentlich Ihrer Argumentation nach die Bibliotheksfunktion sqrt() nicht verwenden, sondern müssten sich statt dessen selbst eine Wurzel-Funktion schreiben.

=== Selbstsättigender Filter (nach Jürgen Schuhmacher) ===
Durch die Nutzung der diskreten Signalanalyse in Software kann die Funktionalität einer einfachen Entprellung mit einem Widerstand, einem Kondensator und einem Schmitttrigger wie in Hardware nachgebildet werden, indem ein abstrakter IIR-Filter benutzt wird, der eine Kondensatorladekurve emuliert. Mit der Vorschrift Y(t) = k Y(t-1) + Input wird ein einfaches Filter erzeugt, dass dem Eingangswert träge folgt. Bei Überschreiten eines bestimmten Wertes erfolgt mit einer einfachen Abfrage das Schalten des Ausgangssignals.

Für Assembler und VHDL bei FPGAs eignet sich aufgrund der leicht zu implementierenden binären Operationen folgende Darstellung mit einer Auflösung des Filterwertspeichers von nur 8 bit: Wert_Neu = Wert_Alt - Wert_Alt/16 + 16*(Taste = True). Der Filterwert bildet dann den gedämpften Verlauf des Eingangs (flankenverschliffen) ab und kann Prellen bis nahe an den Grenzbereich zum schnellen Tasten unterdrücken. Der Ausgangswert ist dann einfach das höchstwertige Bit des Filterwertes.

[[Datei:Entprellung mit IIR-Filter.gif]]

Dazu muss das Signal des Tasters idealerweise um den Faktor 10-20 schneller abgetastet werden, als die höchste gewünschte Tippgeschwindigkeit vorgibt. Noch schneller abzutasten ist möglich, führt aber zu mehr Bedarf an Bits beim Filter. Die Schmittriggerfunktion kann dadurch gebildet werden, dass eine 1 am Ausgang bei z.B. Überschreiten einer 55% Grenze und eine 0 bei Unterschreitung der 45%-Grenze ausgeben wird. Im Zwischenbereich wird der alte Wert gehalten.

=== Einfacher Mittelwertfilter (nach Lothar Miller) ===
Für digitale Schaltungen oder PLDs empfiehlt sich ein FIR-Filter mit aneinandergereihten FlipFlops. Man schiebt das Eingangssignal in eine FlipFlop-Kette und schaltet oberhalb der Mitte um:

SignalInput -> FF1 -> FF2 -> FF3 -> FF4 -> FF5 -> FF6 -> FF7 -> FF8

Wenn alle FFs = 1 (Summe der FFs=8) dann SignalOutput = 1 
Wenn alle FFs = 0 (Summe der FFs=0) dann SignalOutput = 0

Dieses Verfahren kann sehr einfach in Logik abgebildet werden, weil für die Berechnung des Ausgangs nur ein NOR bz. ein AND Gatter nötig ist.

== Gegenüberstellung der Verfahren ==
* HW - "entprellte Schalter": Sehr teuer, grosse Bauform, verschleissbelastet, geringe Haltbarkeit
* HW - "Umschalter" : benötigt aufwändigeren Schalter, benötigt Elektronik
* HW - "Umschalter ohne FF" : benötigt aufwändigeren Schalter und kleiner Kondensator
* HW - "Kondensatorentprellung" : benötigt etwas mehr Platz, kommt mit schlechten Schaltern zurecht

* SW - Flankenverfahren:
* SW - Warteschleife: Durch die Warteschleifen eine nicht zu vernachlässigende Verzögerung im Code. Speziell wenn mehrere Tasten zu überwachen sind, nicht unproblematisch
* SW - Timer: Universalfunktionalität, die durch geringen Speicherverbrauch, geringen Rechenzeitverbrauch und gute Funktion besticht. Der 'Verbrauch' eines Timers sieht auf den ersten Blick schlimmer aus, als er ist, denn in den meisten Programmen hat man sowieso einen Basistimer für die Zeitsteuerung des Programms im Einsatz, der für die Tastenentprellung mitbenutzt werden kann.
* SW - Filter: sehr geringer Platzbedarf in FPGAs, relativ gute Wirkung
* SW - Filter 2: sehr geringer Platzbedarf, gute Wirkung

== Links zum Thema ==

* [http://www.edn.com/design/analog/4324067/Contact-debouncing-algorithm-emulates-Schmitt-trigger Contact-debouncing algorithm (Artikel)], [http://www.edn.com/file/13370-70705di.pdf als PDF]
* [[AVR-Tutorial: Tasten]]
* [[AVR-GCC-Tutorial#.28Tasten-.29Entprellung|AVR-GCC-Tutorial Tastenentprellung]]
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-20435.html Beitrag im Forum, AVR Assembler]
* [http://www.ganssle.com/debouncing.pdf A guide to debouncing (engl.), praktische Erläuterungen zum Entprellen in Soft- und Hardware]
* [http://www.pololu.com/docs/0J16/all Understanding Destructive LC Voltage Spikes]

[[Kategorie:AVR]]
[[Kategorie:Signalverarbeitung]]

Glossar

2014-10-31T10:50:55Z

195.33.171.8: neue

{{TOC}}

== A ==

;ABI: '''A'''pplication '''B'''inary '''I'''nterface: Das Binärinterface, das zum Datenaustausch verwendet wird, z.B. die Registerverwendung in einer Funktion und für Parameterübergabe, Datenablage, Strukturlayout, etc. Jeder [[Compiler]] erzeugt Code nach einer bestimmten ABI, so daß der Code aus unterschiedlichen Modulen und Bibliotheken zusammenpasst. Beim Mischen von Hochsprachen mit (Inline-)Assembler muss auf ABI-Konformität geachtet werden. Compiler-Schalter können das ABI beeinflussen. Beispiel: -fpack-struct beim GCC.

;[[ADC]]: '''A'''nalog '''D'''igital '''C'''onverter. Im Deutschen auch 'ADU'.

;[[ADSR]]: '''A'''ttack '''D'''ecay '''S'''ustain '''R'''elease. Ein Amplitudenverlauf als Hüllkurve, die hauptsächlich in der elektronischen Musik - aber auch bei der Verhaltensbeschreibung von Regelersystemen verwendet wird

;[[AGC]]: '''A'''utomatic '''G'''ain '''C'''ontrol. Ein Schaltkreis oder eine Software zur selbsttätigen Verstärkungsanpassung in Form einer Regelung.

;[[ARM]]: '''A'''dvanced '''R'''ISC '''M'''achine. Eine Mikrocontrollerfamilie des Types RISC ("reduced instruction set") bzw. die Firma, die diese designt und lizensiert.

;[[AVR]]: Eine Mikrocontrollerfamilie von Atmel. Der Ursprung des Namens ist unklar.

== B ==

;[[BGA]]: '''B'''all '''G'''rid '''A'''rray: Eine Gehäuseform für ICs.

;Bit: '''Bi'''nary Digi'''t''': Kleinste Informationseinheit, siehe [[Bitmanipulation]].

;BNC: '''B'''ajonet '''N'''ut '''C'''onnector: Ein Steckverbinder für Koaxialkabel.

;[[BPM]]: '''B'''eats '''p'''er '''m'''minute: Anzahl der Herzschgläge bei Cardio-Applikationen / Zahl der Schlagzeugschläge je Minute in der Musik

;[[BPS]]: '''B'''its '''p'''er '''s'''econd: Anzahl der Bits je Sekunde, Masszahl für die Übertragungsgeschwindigkeit / Bandbreite

;[[BSDL]]: '''B'''oundary '''S'''can '''D'''escription '''L'''anguage: Eine Sprache für [[boundary scan]]-basiertes Testen und Debuggen.

== C ==

;[[C]]: Eine weit verbreitete Programmiersprache.

;[[CAN]]: '''C'''ontroller '''A'''rea '''N'''etwork: Ein Netzwerk für kleine [[Mikrocontroller]], ursprünglich für die Automobilbranche entwickelt.

;[[CCD]]: '''C'''harge '''C'''oupled '''D'''evices: (Ladungsverkoppelte Bauteile), eine Bezeichung für Bildsensoren

;[[CDS]]: ''' C'''omponent '''D'''esign '''S'''pecification: formelle Designbeschreibung

;[[CLB]]: '''C'''onfigurable '''L'''ogic '''B'''lock: elementares konfigurierbares Logikelement in PLDs

;[[CMB]]: '''C'''ommand '''M'''anagement '''B'''lock: der Befehlsinterpreter in einer CPU-Plattform, meist im Bereich der Kommunikationsschnittstelle, auch [[CMI]]

;[[CMT]]: '''C'''lock '''M'''anagement '''T'''ile: Ein takterzeugendes Element in einem (Xilinx)-FPGA

;[[CNC]]: '''C'''omputerized '''N'''umerical '''C'''ontrol: Computer gesteuerte Steuerung, z.B. bei Werkzeugmaschinen

;[[CPLD]]: '''C'''omplex '''P'''rogrammable '''L'''ogic '''D'''evice: Ein programmierbarer Logikbaustein

;[[CRS]]: ''' C'''omponent '''R'''equirement '''S'''pecification: formelle Anforderungsspezifikation

== D ==
;[[DAC]]: '''D'''igital to '''A'''nalog '''C'''onverter
;[[DCC]]: '''D'''igital '''C'''ommand '''C'''ontrol: Standard zur digitalen Steuerung von Modelleisenbahnen
;[[DCM]]: '''D'''igital '''C'''lock '''M'''anager, eine Takterzeugungseinheit in [[FPGA]]s
;[[DDC]]: '''D'''igital '''D'''own '''C'''onversion: Abtastfrequenzverringerung in der Signalverarbeitung
;[[DDR]]: '''D'''ouble '''D'''ata '''R'''ate: "doppelte Datenrate", oft in Verbindung mit [[RAM]]s verwendet
;DDS: '''D'''igital '''D'''ata '''S'''torage: Bezeichung für grosse Massenspeicher in der Computertechnik
;[[DDS]]: '''D'''irect '''D'''igital '''S'''ynthesis: Verfahren zur Wellenformerzeugung

;[[DMX]]: Protokoll zur Steuerung von Lichteffektgeräten
;[[DRC]]: '''D'''esign '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf geometrische Fehler in einem PCB-Layout
;[[DTMF]]: '''D'''ual '''T'''one '''M'''ultiple '''F'''requency: Tonwahlverfahren im Telephon
;[[DUC]]: '''D'''igital '''U'''p '''C'''onversion: Abtastfrequenzerhöhung in der Signalverarbeitung

== E ==

;[[EEPROM]]: '''E'''lectrical '''E'''rasable and '''P'''rogrammable '''R'''ead '''O'''nly '''M'''emory: Ein nichtflüchtiger [[Speicher#EEPROM|Speicher]].

;[[EMV]]: '''E'''lektro'''m'''agnetische '''V'''erträglichkeit: Beschreibt das Verhalten von Geräten bezüglich Aussenden von elektromagetischen Störungen und die Toleranz bezüglich Einstrahlung eben dieser.

;[[ERC]]: '''E'''lectrical '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf Fehler in einem PCB-Layout, bzw einem Schaltplan.

== F ==

;FBGA: '''F'''ine [[BGA|'''B'''all '''G'''rid '''A'''rray]]: Eine Gehäusebauform für ICs.
;FCU: '''F'''low '''C'''ontrol '''U'''nit: eine logische Einheit in einem Microcontroller oder einem FPGA, welche einen Datenfluss steuert, z.B. in einer Rechenpipeline
;FEC: '''F'''orward '''E'''rror '''C'''orrectopn: Fehlerkorrekturverfahren, welches die Paritätsinformation vor den eigentlichen Daten sendet und somit eine on the fly Korrektur im Empfänger ermöglicht
;FEM: '''F'''inite '''E'''lemente '''M'''ethode: Rechenverfahren, das mittels Stützstellenapproximation und Minimierung eines Energiefunktionals Systemzustände ermittelt
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Schnelle_Fourier-Transformation FFT]: '''F'''ast '''F'''ourier '''T'''ransformation: Ein Algorithmus zur effizienten Berechnung der [http://de.wikipedia.org/wiki/Diskrete_Fourier-Transformation Diskreten Fourier-Transformation] für den Fall gleicher Zeitabstände der Eingabewerte und einer Zweierpotenz als Anzahl der Eingabewerte. Die Fourier-Transformation bildet eine Funktion auf ihr Frequenzspektrum ab, was vielfach in der Signalverarbeitung Anwendung findet neben anderen Transformationen wie Laplace-Transformation, Wavelet-Transformation oder Z-Transformation.
;[[FIFO]]: '''F'''irst '''I'''n '''F'''irst '''O'''ut: Eine Organisationsform für einen Zwischenspeicher, bei dem die Daten in der Reihenfolge ausgegeben werden, in der sie eingeschrieben wurden
;[[FMEA]]: '''F'''ault '''M'''ode '''E'''ffect '''A'''nalsys, englisch für die Analyse von Funktionsfehlern eines Systems infolge äusserer Einflüsse, deutsch auch "Fehlermöglichkeitseinflussanalyse"
;[[FOC]]: '''F'''ield '''O'''riented '''C'''ontrol, englisch für feldorientierte Regelung (bei Motoren)
;[[FPGA]]: '''F'''ield '''P'''rogrammable '''G'''ate '''A'''rray: Bezeichnung für jederzeit wieder programmierbare Logikbausteine.
;[[FPU]]: '''F'''loating '''P'''oint '''U'''nit: Teil eines Prozessors, der Berechnungen mit Gleitkommazahlen unterstützt.
;[[FSM]]: '''F'''inite '''S'''tate '''M'''achine, englisch für Zustandsautomat; eine Schaltung, die einen Ablauf in Form einer Software realisiert, z.B. in einem Microcontroller oder auch einem Logikbaustein

== G ==

;GFR: '''G'''eneral '''F'''unction '''R'''egister: s.u.
;GPR: '''G'''eneral '''P'''urpose '''R'''egister: Arbeitsregister eines Prozessors. Bei vielen Architekturen müssen Daten in solche Register geladen werden, um sie bearbeiten zu können. Bei [[AVR]] sind das die Register R0 – R31
;GMI:
;GMII: '''G'''igabit '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein [[MII]] für Gigabit-PHYs
;GPS: '''G'''lobal '''P'''ositioning '''S'''ystem
;GPU: '''G'''raphic '''P'''rocessing '''U'''nit, eine Grafikverarbeitungseinheit, meist für die Grafikarte in Rechnern verwendet, oft auch im Zusammenhang mit der Benutzung derselben als Coprozessor
;GSM: '''G'''lobal '''S'''ystem for '''M'''obile Communications: Das Mobilfunknetz der zweiten Generation (auch 2G genannt). Darüber können Gespräche (circuit switched) und Daten (packet switched, GPRS) übertragen werden.
;GTP: '''G'''igabit '''T'''ransceiver '''P'''ort: Ein high speed port bei FPGAs

== H ==

;HF: Hochfrequenz

;HIL: → Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Hardware_in_the_Loop '''H'''ardware '''i'''n the '''L'''oop].

;HP: '''H'''orse '''P'''ower, engl. Bezeichnung für mechanische Leistung, siehe Pferdestärek
;HPF: '''H'''igh '''P'''ass '''F'''ilter: Englisch für Hochpass-[[Filter]], seltener auch nur '''HP'''

== I ==

;IIR: '''I'''nfinite '''I'''mpulse '''R'''esponse: Bezeichnet ein bestimmte Sorte von [[Filter]]n, mit unendlicher Sprungantwort.

;ISA: '''I'''nstruction '''S'''et '''A'''rchitecture: Registerstruktur und Befehlssatz eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s bzw. einer Prozessorfamilie.

;[[ISP]]: '''I'''n '''S'''ystem '''P'''rogramming: Der Mikrocontroller wird direkt auf der Zielhardware programmiert.

;ISR: '''I'''nterrupt '''S'''ervice '''R'''outine: Ein Programmstück, das nach Eintreten eines bestimmten Ereignisses ausgeführt wird. Siehe [[Interrupt]].

;IRQ: '''I'''nterrupt '''R'''e'''q'''uest: Ein Ereignis, das einen [[Interrupt]] auslöst. In der Regel wird die Programmausführung unterbrochen und ein spezielles Programmstück, eine ISR, ausgeführt und danach zum ursprünglichen Programmcode zurückgekehrt. Viele IRQs können aktiviert oder deaktiviert werden.

== J ==

;[[JTAG]]: '''J'''oint '''T'''est '''A'''ction '''G'''roup: Eine Funktion für komplexe ICs, um diese im aufgelöteten Zustand zu prüfen bzw. zu programmieren und debuggen (Mikrocontroller).

== K ==

;KDE: Oberfläche bei Linux

== L ==
;LIFO: '''L'''ast ''''I'''n '''F'''irst '''O'''ut, azyklisch beschriebener Speicher, der wie ein Stapel (stack) arbeitet

;LPF: '''L'''ow '''P'''ass '''F'''ilter: Englisch für Tiefpass[[Filter]], teilweise auch nur '''LP'''

;LSB: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''yte: Das niederwertigste Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''it: niederwertigstes Bit.

== M ==

;MAC: '''M'''edia '''A'''ccess '''C'''ontroller: Bezeichnung für die Logik, die einen Baustein steuert, meist im Zusammenhang mit Ethernet verwendet

;MCB: '''M'''ain '''C'''ontrol '''B'''lock: Eine allgemeine Bezeichnung für die zentrale Steuerlogik in einem System
: '''M'''emory '''C'''ontroller '''B'''lock: Abkürzung für einen Speichercontroller z.B. in einem FPGA

;MCU: '''M'''ain '''C'''ontrol '''U'''nit: Die zentrale Steuerlogik in einem System, auch '''[[CPU]]'''
: '''M'''icro '''C'''ontroller '''U'''nit: allgeine Bezeichnung für einen Prozessor

;MIG: '''M'''emory '''I'''nterface '''G'''enerator: Eine Software, die ein Speicherinterface in [[FPGA]]s konfiguriert

;MII: '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein allgemeines, bausteinunabhängiges Interface, oft in Verbindung mit Ethernet-PHYs

;[[MIPS]]: '''M'''illion '''i'''nstructions '''p'''er '''s'''econd
: '''M'''icroprocessor without '''i'''nterlocked '''p'''ipeline '''s'''tages.

;MMC: '''M'''ulti '''M'''edia '''C'''ard: Eine kleine Speicherkarte

;MSB: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''yte: Das höchstwertige Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''it: höchstwertiges Bit.

;MODBUS: Ein älteres, aber immer noch oft eingesetztes Busprotokoll für serielle Verbindungen

== N ==

;NCO: '''N'''umeric '''C'''ontrolled '''O'''scillator. Ein numerisch/digital arbeitender Schwingkreis - siehe auch [[DDS]].

== O ==

; OCDS: '''O'''n '''C'''hip '''D'''ebug '''S'''upport

== P ==
;[[PAM]]: '''P'''ulse '''A'''mplituden '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf analoge Spannungszustände, z.B. bei Ethernet
;[[PCM]]: '''P'''ulse '''C'''ode '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, auch ein Datenformat
;PDM: '''P'''ulse '''D'''ichte '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, siehe [[Pulsdichtemodulation]]
;[[PFC]]: '''P'''ower '''F'''actor '''C'''orrection: Eine Schaltung, die Blindleistung kompensiert
;PHY: Bezeichnung für einen physikalischen Chip, oft im Zusammenhang mit Ethernet verwendet
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop PLL]: '''P'''hase '''L'''ocked '''L'''oop: Eine Schaltung, die einen Ausgangstakt mit definierter Phaselage zu einem Eingangstakt generiert.
;[[PSU]]: '''P'''ower '''S'''upply '''U'''nit: Bezeichnung für die Stromversorgungseinheit
;[[PWM]]: '''P'''ulse '''W'''eiten '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal

== Q ==
;[[QAM]]: '''Q'''adratur '''A'''mplituden '''M'''odulation: Modulation eines Analogsignals mit einem Quadratursignal (IQ).

;[[QDR]]: '''Q'''adruple '''D'''ata '''R'''ate: Eine Speicherzugriffstechnik mit 4 Daten je Takt, siehe RAMs.

== R ==

;[[RS232]]: '''R'''ecommended '''S'''tandard 232: Eine Definition zur seriellen Datenübertragung, eng gekoppelt an [[UART]].

;RCD: '''R'''esidual '''C'''urrent protective '''D'''evice, neudeutsch für [http://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerstromschutzschalter Fehlerstromschutzschalter].

;RISC: '''R'''educed '''I'''nstruction '''S'''et '''C'''omputer. Designstrategie für den Befehlssatz von Prozessoren und Microcontrollern, die einfache Befehle bevorzugt.

== S ==

;SAR: '''S'''ynthetic '''A'''perture '''R'''adar: Eine Messwertverarbeitungsmethodik in der Radartechnik, bei der durch reale oder virutelle Positionsvariation eine künstlich vergrösserte "Blende" benutzt werden kann, wodurch sich der Empfangsbereich stark vergrössert.

;SDR: '''S'''oftware '''D'''efined '''R'''adio: Allgemeine Bezeichung für mathematisch per Software erzeugte und modulierte elektromagnetische Wellen in der HF-Technik, speziell der Funkdatenübertragung und Radartechnik.

;SOC: '''S'''ystem '''O'''n '''C'''hip: Bezeichung für die Erzeugung ganzer computerähnlicher Rechnersysteme auf programmierbaren Schaltkreisen wie FPGAs

;SFR: '''S'''pecial '''F'''unction '''R'''egister: Hardware-Register, über die interne und externe Peripherie eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s konfiguriert wird, und über die Daten ausgetauscht werden. IO-Ports werden z.B. auf bestimmte [[Speicher#Register|SFRs]] abgebildet, auf die dann mit speziellen Befehlen zugegriffen werden kann.

== T ==

;TTL: '''T'''ransistor-'''T'''ransistor-'''L'''ogik.

== U ==

;[[UART]]: '''U'''niversal '''A'''synchronus '''R'''eceiver and '''T'''ransmitter: Ein Modul in Mikrocontrollern oder PCs zum seriellen Datenaustausch.

;[[USB]]: '''U'''niversal '''S'''erial '''B'''us : Ein standardisiertes serielles Protokoll, das vorwiegend bei PCs verwendet wird. Bandbreite beträgt bis zu 5Gbit/s.

== V ==
;VCA: '''V'''oltage '''C'''ontrolled '''A'''mplifier - Spannungsgesteuerter Verstärker
;VCO: '''V'''oltage '''C'''ontrolled '''O'''scillator - Spannungsgesteuerter Oszillator
;VHDL: '''V'''HSIC '''H'''ardware '''D'''escription '''L'''anguage - Programmiersprache für ASIC-und FPGA-Entwurfswerkzeuge
;VHSIC: '''V'''ery '''H'''igh '''S'''peed '''I'''ntegrated '''C'''ircuit - allgemein für schnelle Digtialschaltungen
;VLSI: '''V'''ery '''L'''arge '''S'''cale '''I'''ntegrated '''C'''ircuit - allgemein für ASICS

== W ==

;[[Watchdog|WDT]]: '''W'''atch '''D'''og '''T'''imer

== X ==

== Y ==

== Z ==

;Z: In der HF-Technik das Formelzeichen für den [[Wellenwiderstand]].

[[Kategorie:Grundlagen| ]]
[[Kategorie:Listen]]

Freiberufler und Angestellte

2014-10-27T13:37:22Z

195.33.171.8: links erweitert

== Freiberufler oder Angestellter? ==

===Allgemeines und grundsätzliche Unterscheidung ===

* Eine abhängige- oder 'weisungsgebundene' und damit arbeitnehmerische oder arbeitnehmerähnliche Beschäftigung liegt vor, wenn der Dienstnehmer ausschließlich oder überwiegend nach Anweisung des Auftraggebers handelt und auch im Wesentlichen nur für einen Auftraggeber tätig ist. Massgeblich sind hier bei überwiegenden Einkünfte in aufeinander folgenden Steuerjahren und wiederholt auftretende Tätigkeiten, die eine Regelmässigkeit erkennen lassen. Diese Form des Arbeitens wird durch das BGB, das Arbeitsrecht, konkrete Arbeitsverträge -und meistens- auch durch Tarifverträge bestimmt. Als Arbeitnehmer bezeichnet man mithin Personen, die einen solchen Arbeitsvertrag geschlossen haben oder als solche eingestuft werden müssen. Alle anderen sind i.d.R. Freiberufler.

* Bei Freiberuflern handelt es sich um einen Personenkreis, der der Form nach selbständig ist, d.h. auf eigene Rechung und Gefahr arbeitet und seine Leistungen frei am Markt anbietet. Freiberufler sind traditionell Angehörige bestimmter Berufsgruppen, wie Ärzte, Apotheker, Anwälte, Handelsvertreter, Musiker und Ingenieure. Allerdings gibt es bei all diesen Berufsgruppen immer auch Formen der abhängigen Beschäftigung, wie z.B. beim angestellten Arzt im Krankenhaus, dem abhängig beschäftigen Apotheker in einer anderen Apotheke oder einem Pharmaunternehmen, dem angestellten Anwalt in einer Rechtsabteilung eines Industrieunternehmens, der nichtselbständigen Handelsvertreter, der Produkte im Auftrag einer einzigen Firma anbietet, der festangestellte Orchestermusiker und abhängig beschäftigte, nicht beratende Ingenieure. Dem Inhalt nach sind Freiberufler immer Personen, die eine besondere Begabung oder Ausbildung besitzen, die sie in besonderem Mass qualifiziert.

=== Arbeitnehmer ===
==== Vertragssituation ====
Arbeitsverträge sind vom Gedanken der Fürsorgepflicht gegenüber dem Arbeitnehmer bestimmt, Verträge dieser Art unterliegen damit auch dem Arbeitsschutzrecht, der Arbeitszeitordnung und anderen Gesetzen.

==== Sozialsystem ====
Auch die Teilnahme am Sozialsystem entspringt dem Gedanken der Fürsorge gegenüber dem Arbeitnehmer. Durch die Verpflichtung zur Teilnahme sinkt allerdings der Gestaltungsspielraum des Arbeitnehmers. Arbeitnehmer sind meistens vollständig in das Sozialsystem eingebunden und können sich diesem auch nicht entziehen. Neben der Rentenversicherung zahlen sie vor allem in die Arbeitslosenversicherung ein. Lediglich bei der Wahl der Krankenversciherung und der Pflegeversicherung haben sie ab einem gewissen Einkommen auch als Angestellte die Möglichkeit, sich privat zu versichern.

==== Rechtliche Situation ====
Arbeitnehmer geniessen eine Reihe von staatlich garantierten Rechten und Vorteilen, die dem Freiburfler verwährt beleiben. So sind sie bis auf wenige Ausnahmefälle nicht juristisch zu belangen, wenn ihnen ein unverschuldeter Fehler unterläuft und es zu Schäden an Personen oder Gegenständen kommt. Hier haftet praktisch immer nur der Arbeitgeber. Dasselbe gilt bei der Verletzung von Rechten Dritter, z.B. bei Patenten.

==== Arbeitsentgelt ====
Arbeitnehmer erhalten unabhängig von der Zahl der Krankheitstage, der Feiertage oder der genommenen Urlaubstage im Monat ein festgelegtes Arbeitsentgelt. Sie sind in vielen Fällen verpflichtet, ein gewisses Maß an Überstunden zu leisten, auch wenn diese nicht durch Gleitzeit ausgeglichen werden. Nicht immer werden diese finanziell zusätzlich abgegolten. Dies kann - muss aber nicht - Bestandteil des Vertrages sein, wenn eine festgelegte Menge an Überstunden im Vertrag benannt ist, die mit dem Gehalt abgegolten sind.

=== Freiberufler ===
==== Unterscheidung der Beschäftigungsverhältnis ====
Freiberufler sind Dienstvertragsnehmer oder Werksvertragsnehmer. Dienstverträge sind dabei meistens zeitlich- Werkverträge eher ergebnisorientiert. Es handelt sich bei solchen Werktätigen oft um Spezialisten, deren Wissen nur kurze Zeit oder in Sonderprojekten benötigt wird. Ein Freiberufler braucht in der Regel keinen Meisterbrief, es gibt allerdings Branchen, in denen er vorgeschrieben ist. Ein Freiberufler braucht für seine Tätgikeit keinen Gewerbeschein und gilt auch nicht als gewerbetreibend, es sei denn, er übt zusätzlich noch eine gewerbliche Tätgikeit aus, wie z.B. ein Softwareentwickler, der nicht nur im Auftrag entwickelt, sondern auch selbst Kopien davon vertreibt.

==== Einstufung der geschäftlichen Tätigkeit ====
Der Freiberufler gilt ungeachtet dessen, als geschäftlich tätig. Einen Gewerbeschein benötigt nur die Gewerbetreibende, die geschäftlich tätig sind, die aber nicht den Freiberuflerstatus besitzen. Freiberufler ist, wer einen der typischen Katalogberuf ausübt, sowie nach der Rechtsprechung auch der, der eine den Katalogberufen ähnliche Tätigkeit ausübt. Der Freiberuflerstatus ist streng genommen für jede individuelle Tätigkeit und jedes Projekt neu zu bewerten, was in der Praxis allerdings kaum geschieht, es sei denn, es handelt sich um Grenzfälle oder Streitfälle. In Einzelfääeln kommen Rentenversicherung und Finanzamt bei der Bewertung mitunter zu gegenteiligen Ergebnissen, was dazu führen kann, dass zwar steuerlich scheinbar der Freiberuflerstatus gegeben war, jedoch Rentenversicherungspflicht für ein Projekt entstehen kann.

==== Sozialversicherungspflicht ====
Freiberufler unterliegen nicht dem Zwang zur gesetzlichen Sozialversicherung ((Rentenversicherung und Krankenversicherung). Sie können daher unanhänhig vom Einkommen eigene Versicherungen auf freiwilliger Basis abschließen (sowohl freiwillig gesetzlich, als auch privat). Privat versichern können sich Angestellte dageben nur, wenn er über den gesetzlichen Grenzwerten liegt. (Krankenkasse ca 48k, Rente ca 71k). Die freiwillige gesetzliche Versicherung ist für Freiberufler in der Regel teurer und u.Z. unproduktiv, da weniger Leistungen bei inzwischen gleichen Sätzen gewährt werden. (Die Beitragsgrenzen wurden im Jahre 2009 angepassst). Die privaten Versicherungen sind u.U. günstiger, bergen aber den Nachteil der indirekt an die wirtschaftlichen Erfolge der Versicherungsunternehmen gekoppelten Verträge, was im Alter besonders bei der Krankenkasse sehr nachteilig werden kann, da diese einkommensunabhänig berechnet werden. Diese Überlegungen sollten auf Kranken- Renten- aber auch Unfall-, Rechtsschutz- und Berufsunfähigkeitsversicherung, sowie eine Berufshaftpflichtversicherung angewendet werden. Der Freiberufler benötigt hier im Ggs zum Angestellten mehr Absicherung, vor allem in der Hinsicht, dass er keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall oder eine Rente bei Berufsunfähigkeit erhält.

==== Einkommensverhältnisse ====
Freiberufler haben das oben beschrieben Problem der nichtbezahlten Überstunden dann nicht, wenn sie im Rahmen eines Dienstvertrags alle Zeiten auf die Rechnung schreiben können. Sie können theoretisch Überstunden ablehnen, da sie nicht weisungsgebunden sind. Praktisch werden vom Freiberufler aber Liefertermine gefordert und der Dienstvertrag mitunter gekündigt, wenn sie zu wenige Stunden bringen können, wie im Fall eines Unfalls oder Krankheit. Der Dienstvertrag kann dann einseitig vom Projektgeber aufgelöst- oder es kann Ersatz in Form von Personal vom Freiberufler gefordert werden, sofern dies im Vertrag vereinbart worden ist. Die meisten Freiberufler lassen diesen Paragraphen i.d.R steichen. Freiberufler, die einen Werkvertrag haben, sind in der Zeitgestaltung komplett frei, sie müssen dann aus praktischen Gründen oftmals Überstunden machen, da die Liefertermine verbindlich(er) sind. Diese Überstunden werden logischerweise nicht gezahlt. Daher ist es nötig, bei Werkverträgen, einige Überstunden für Unvorhersehbares einzukalkulieren und trotzdem Termine zu nennen, die gfs. sogar noch Luft für eine eventuelle Krankheit lassen.

=== Scheinselbständige ===
* Scheinselbständige sind angebliche Freiberufler, die gemäß den eingangs erwähnten Kriterien als Angestellte gelten müssten, weil sie z.B. langfristig ausschließlich für einen Auftraggeber tätig sind und sich lediglich den Selbständigenstatus gezielt zugeschrieben haben, um Vorteile zu erwirken. Hier handelt es sich oft um Versuche, die Zwänge des Sozialrechts zu umgehen. Nicht selten sind die Arbeitgeber hier treibende Kraft und beschäftigen Subunternehmer, die letztlich wie Angestellte gefahren werden.

* Scheinselbständig ist nicht, wer unabsichtlich handelt oder unbewusst den Freiberuflerstatus verliert oder im Nachhinein für ein Projekt oder eine Zeitspanne aberkannt bekommt. Er kann nicht wegen Scheinselbständigkeit belangt werden, muss aber u.U. Rentenversicherung nachzahlen, wodurch u.U. mehrere Steuerjahre neu aufgearbeitet werden müssen.

=== Rechtliche Abgrenzung ===
Die Grenzen zwischen Freiberufler, rentenversicherungspflichtigem Selbständigen und dem als Angestellten einzustufenden Scheinselbständigen sind trotz mehrere Anläufe der Politik, hier Klarheit zu schaffen, immer noch nicht völlig eindeutig, was regelmäßig zu Problemen bei Freiberuflern und Auftraggebern führt.

Verschiedene Seiten liefern unterschiedliche Ansätze und Interpretationen hinsichtlich der Kriterien. Beispielhaftes Papier zur Abgrenzung eines Selbständigen vom Scheinselbständigen: http://www.mikrocontroller.net/topic/257714#2666969

==== Offizielle Rechtsprechung ====
Die tatsächliche Rechtsprechung ändert sich diesbezüglich permanent, meistens zu Gunsten der Freiberufler, in Einzelfällen aber auch gegen sie. In der jüngeren Vergangenheit wurden aber verschiedene, ehemals harte Kriterien wieder aufgeweicht sowie nicht mehr zeitgemäße verworfen. Beispielsweise wurde kürzlich die zeitliche Grenze für eine Beschäftigungen bei nur einem Projektgeber, bei der der Selbständigenstatus noch bejaht wird, deutlich ausgeweitet. Im konkreten Fall war ein Programmierer 4 Jahre bei demselben Arbeitgeber tätig. Auch die klassische Regelung, nachdem ein Freiberufler innerhalb eines Steuerjahres nicht mehr, als 5/6tel seines Einkommens von einem Projektgeber beziehen darf, wurde häufiger ingoniert und die Betrachtung auf mehre Jahre ausgedehnt, da typische Projekte im Ingenieursbereich regelmäßig länger dauern und andererseits viele Firmen mit taktischen Umbesetzungen die Projektdauern limitieren. Genauere Informationen haben Steuerberater und die IHKs.

==== Offizielles Feststellungsverfahren ====
Die gesetzliche Rentenversicherung (GRV) bietet potenziellen Freiberuflern ein formelles Feststellungsverfahren an, in dem der eigene Status geprüft werden kann. Damlit lässt sich amtlich sicherstellen, dass die GRV keine Ansprüche erheben wird. Allerdings raten Anwälte davon ab, weil dies erstens regelmässig aktualisiert werden müsste, zweitens jeweils sehr lange dauern kann und drittens meistens (und oftmals zu unrecht) gegen den Freiberuflerstatus ausgeht und gerichtlich angefochten werden muss.

==== Die Reale Praxis ====
Um eventuelle Forderungen der GRV abzuwehren, hat es sich eingebürgert, Projekte nur noch in Form von Arbeitnehmerüberlassung oder über Zwischenprojektgeber abzuwickeln, die im Zweifelsfall für die Rentenbeiträge haften müssen. Somit werden praktisch 80% aller freiberuflichen Aufträge im deutschen Markt heute über Zwischenprojektnehmer vergeben, die formell als Auftragnehmer auftreten und die tatsächliche Arbeit an Subunternehmer weitergeben, die dann wieder vorort beim Kunden tätig werden. Damit ist zwar der Endkunde geschützt, der Freiberufler kann jedoch jederzeit nachträglich zur Zahlung von Rentenversicherungsbeiträgen gezwungen werden, wenn sein Status im Fall von Betriebsprüfungen aberkannt wird.

Für den Freiberufler kommt es deshalb darauf an, erst gar keine Situation entstehen zu lassen, in der die arbeitsrechtliche Einstufung unsicher ist. Daher ist darauf zu achten, dass alle Indizien, die auf eine Scheinselbständigkeit schließen lassen, nicht einfach verschleiert werden, sondern schlichtweg nicht der Fall sein sollten. Dazu sind die Verträge hinsichtlich der inhaltlichen Leistungen sowie der Randbedingungen bez Arbeitszeit, Arbeitsumfang etc entsprechend zu gestalten. Anhand von Kriterien kann selbst geprüft werden, ob ein Angebot eines Projektgebers wirklich eine freiberufliche Tätigkeit darstellt, oder sie sich nicht doch besser in Form einer temporären Beschäfigung bei lösen lässt. Diese Methode der indirekten Übernahme ist mitunter für beide Seiten sinnvoll, da der Freiberufler hier ein relativ hohes Gehalt verhandeln kann und der AG trotzdem günstig fährt. Allerdings schließen viele Projektgeber diese Abwerbung in ihren Projektverträgen bei Strafe aus.

==Marktsituation für Angestellte und Freiberufler==
=== Marktteilnehmer und Auftraggeber ===
* Zeitarbeitsunternehmen haben Festangestellte, die einen normalen Arbeitsvertrag abgeschlossen haben, welche jedoch Arbeit für den Kunden des Zeitarbeitsunternehmen leisten. Sie werden vom Vertragspartner bezahlt. Vorteil ist für den Arbeitnehmer das Sammeln von Erfahrung in verschiedenen Firmen und Projekten, nachteilig sind oft die geringeren Bezüge und die Ungewissheit. Die Firma ist verpflichtet, für eine konstante Beschäftigung zu sorgen, was sie jedoch oft nicht tut bzw. kann. Durch den Wegfall des konkreten Beschäftigungsgrundes kann somit der Arbeitsvertrag ohne Zahlung von Abfindungen direkt aufgelöst werden.

* Personalvermittler sind Unternehmen oder Einzelpersonen, die Freiberufler in Projekte oder Arbeitnehmer in Festpositionen vermitteln. Ihre Tätigkeit beginnt mit der Ausschreibung des Projekts oder der Stelle und endet mit der Arbeitsaufnahme des Freiberuflers oder Angestellten im Projekt. Die Vermittler üben selbst keinerlei Projektarbeit aus und sind auch nicht für das Ergebnis verantwortlich. Betreiber von Projektbörsen sind typische Vermittler für Freiberufler.

* Dienstleister sind Firmen, die Projekte im Auftrag für andere Firmen durchführen und dabei eigene Mitarbeiter und auch Freiberufler einsetzen, die dann in entweder von zuhause, den Räumlichkeiten des DL oder auch beim Kunden vorort aktiv werden. Die Tätigkeit der Dienstleister beginnt mit der Ausschreibung und endet erst mit dem vollständigen Abschluss des Projektes. Die Dienstleister führen das gesamte Projekt in voller juristischer Verantwortung durch und haben die Verantwortung für die Bereitstellung von Personal und den termingerechten Abschluss desselben. Im Spezialfall tritt der DL nur als eine Art Kapsel für einen zu suchenden Freiberufler auf, indem er das Projekt sucht, formell annimmt und dann selbst als Auftraggeber an einen Freiberufler weiterreicht, der dann als Subunternehmer fungiert. Für den Freiberufler ist diese Zusammenarbeit mit einem indirekten Projektgeber dann vorteilhaft, wenn es sich um einen grossen, solventen Projektgeber und gleichzeitig um einen kleinen, gfs zahlungsschwachen Endkunden handelt, weil in jedem Falle der Projektgeber für die Honorare haftet, auch wenn der Kunde die Zahlung verweigert oder insolvent wird.

=== Angebote an Freiberufler ===

* Angebote sind meistens räumlich, zeitlich und fachlich begrenzt, was das Wesensmerkmal des Projektes als Werkvertrag erfüllt. Sind sie zeitlich unbegrenzt, liegt meistens ein Dienstvertrag vor. Die fachliche Definition bedeutet mithin aber auch, dass Mindestanforderungen in diesen Bereichen erforderlich sind, die beachtet werden müssen. Angebote umfassen im Fall des Werkvertrages immer die Aufgabenbeschreibung des Anbieters sowie einen Zeitplan und Liefertermin. Im Bereich der Dienstverträge besteht ein Arbeitsablauf ähnlich dem, des Angestellten, der sehr zeitorientiert beschäftigt ist, d.h. Ablauf und Termine sind offen(er).

* Eine Bewerbung auf ein Angebot enthält oft eine Skillslist, die den Freiberufler charakterisiert, sodass der Projektanbieter ersehen kann, was der Freiberufler bisher gemacht hat und u.U. auch wo. Z.B. werden in der skill list alle Projekte der letzten 10 Jahre aufgelistet, aber die Namen der Kunden erst ein Jahr nach dem Abschluss des Auftrages hinzugefügt. (Ausnahme: Referenzen). Dabei ist jedoch zu beachten, dass viele Verträge über Vermittler zustande kommen, die nicht daran interessiert sind, die Namen und Adressen von Kunden und Ansprechpartnern zu veröffentlichen. Die Preisgabe dieser Information ist auch in vielen Verträgen ausdrücklich untersagt. Speziell Projektinhalte dürfen oft nicht offengelegt werden, wenn in Sicherheitsbereichen wie Militär oder Staat gearbeitet wurde, oder es sich bei dem Projekt um eine Vorentwicklung handelt, deren Benennung im Markt seitens des Kunden nicht erwünscht ist. Dem Freiberufler sind damit die Möglichkeiten, Referenten zu nennen, stark eingeschränkt.

* Angebote, die unter Verwendung von virtuellen Marktplätzen (zB. Xing) zustande kommen, haben in der Regel eine ausführliche Projektliste des Freiberuflers im Internet erkennbar. Nicht jeder Auftraggeber findet das gut, hier ist Fingerspitzengefühl erforderlich!

* Oft werden vom Auftraggeber vor der Vergabe eines Projektes Referenzen gefordert, um sich über die Qualität und persönliche Eignung des Freiberuflers ein Bild machen zu können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Freiberufler quasi anstelle eines möglichen Angestellten inmitten einer Projektgruppe arbeiten soll. Neben Fragen zu Inhalten der Projekte spielt dabei auch das Verhalten des Projektnehmers eine Rolle. Dazu ist jedoch festzustellen, dass sich das Arbeiten in einem Team und die Rolle als Freiberufler / Selbständiger formell widersprechen! Es ist deshalb darauf zu achten, dass weder der Freiberufler noch der Projektgeber durch Aussagen oder Fragen den Eindruck erwecken, dass eine Einbindung in die Organisationsstruktur des Kunden erfolgen soll oder vorgelegen hat, da dies von Gerichten inzwischen als Anzeichen einer abhängigen Beschäftigung gewertet wird. Vereinzelt sind Firmen bereits diesbezüglich zu nachträglichen Rentenzahlungen verurteilt worden, da Mitarbeiter von ihnen, ehemaligen Freiberuflern Referenzen gegeben- und sogar Zeugnisse ausgestellt haben, in denen Details zu den Projekten und dem Verhalten im Team benannt wurden. Das eine rechtliche Problem besteht also darin, dass arbeitsrechtlich nur ein Teamleiter Aussagen zur Teamfähgikeit und dem persönlichen Auftreten einer Person machen kann und darf, dies aber wiederum gegenüber Freiberuflern nicht äussern kann oder sollte, da es rentenversicherungsrechtlich problematisch werden könnte. Ein weiteres juristisches Problem besteht darin, dass ein Arbeitnehmer generell nicht ohne Weiteres die Arbeitsleistung einer betriebsfremden Person offen werten oder gar Dritten gegenüber kritisieren kann, da er sonst sich und seine Firma in gefährliches Fahrwasser manövriert, weil diese dann von dem geschäftlich am Markt agierenden Freiberufler wegen geschäftsschädigenden Verhaltens verklagt werden kann, selbst, wenn es sich nicht um Wertungen des persönlichen Auftretens, sondern nur um die Einschätzung der Arbeitsqualität handelt. Daher halten Firmen ihre Mitarbeiter vermehrt an, keine offiziellen Aussagen Dritten gegenüber bezüglich der Leistungen und des Verhaltens dienstleistender Firmen oder Freiberuflern in der Firma zu machen, was letztlich dazu führt, dass keine wirklich verwertbaren oder objektiven Referenzen zu erhalten sind. Viele Projektgeber und in der Folge auch die Freiberufler sehen daher inzwischen von der Forderung oder Nennung von Referenzen ab.

=== Vertragserfüllung ===

*Im Falle der Dienstverträge wird in einem Vertrag ein Stundensatz festgelegt, der für die Projektdauer gilt. Um die gearbeiteten Stunden nachzuweisen, müssen diese in geeigneter Form erfasst werden. Die Art der Festlegung und die Person, die den Stundennachweis unterschreibt, sollten ebenfalls im Vertrag festgehalten werden. Unerheblich und sogar kontraprodutiv ist das Festhalten dann, wenn vermieden werden soll, dass offenbar wird, dass es sich um einen scheinbaren Werkvertrag handelt. Bei echten Werkverträgen, wird ein Arbeitsergebnis und etwaiger Liefertermin bestimmt und ein Gesamtpreis festgelegt, der teilweis in Teilbeträgen gezahlt wird. so ist es üblich, eine 10% Anzahlung bei Vertragsschluss zu leisten und zum Vertragsende 90% der Gesamtrechung zu begleichen. 10% hält sich der Auftraggeber zurück, um etwaige Nacharbeiten einfordern zu können. Bei Dienstverträgen endet das Verhältnis mit dem Tage der Beendigung. In beiden Fällen bestehen aber meistens Verpflichtungen für den Projektnehmer, kostenlose Nachbesserungen vorzunehmen, wenn sich Fehler offenbaren. Diese Pflicht ist immer auf eine bestimmte Dauer nach der offiziellen Endabnahme begrenzt, liegt aber in der Praxis zwischen 2 Wochen und bis zu 7 Jahren!

* Am Ende eines Monats oder eines zu vereinbarenden Zeitraums wird eine Rechnung erstellt. Diese unterliegt bei Inlandsrechnungen der gesetzlichen Mehrwertsteuer. Im Vertrag sollten weitere Modalitäten der Rechnungserstellung (zB Reisekosten, Ab/Anfahrt usw) enthalten sein. Im aktuellen Projektgeschäft werden sogenannte all-in Stundensätze verhandelt, in denen alles enthalten ist. Der Freiberufler muss selbst rechnen, wie hoch er den Satz ansetzen muss, um wirtschaftlich sein zu können.

*Im Bereich der IT und des IT-nahen engineering wird vermehrt beobachtet, dass Konzerne eine Stundensatzdeckelung vornehmen, die dazu führt, dass gute Freiberufler mit hochwertiger Ausbildung und viel Erfahrung nicht besetzt werden können, weil der Marktpreis zu hoch ist. Will ein Abteilungs- oder Projektleiter dann dennoch besetzen, so erfolgen imer häufiger Nebenabreden, dass mehr Stunden geschrieben werden, als real erbracht wurden. Der Stundensatzkorrekturfaktor errechnet sich zu: Erfassungszeit = RealeZeit * (Zielstundensatz / Nominalstundensatz). Somit kann ein Projektnehmer z.B. 44h die Woche abrechnen, statt 40h, wenn er statt der gwünschten 66,-/h nur 60,- erhalten darf. Das Problem, dass hierbei entsteht ist einmal, dass die Stundensätze nicht mehr vergleichbar werden und zudem der Auftragsvermittler durch die Scheinstunden mehr verdient, wenn er keinen prozentualen- sondern einen statischen Aufschlag von z.B. 10,- pro Stunde bekommt.

== Vergleich des Einkommens von Angestelltem und Freiberufler ==
Aufgrund unterschiedlicher Leistungen durch den Arbeitgeber / auftraggeber, sowie der Besteuerung unterscheiden sich der Nettoverdienst bei beiden stark von einander:

* Der Angestellte erhält zunächst ein Bruttogehalt, von dem er berufsbedingte Fahrten zum Arbeitplatz, Beiträge zu Berutfsgenossenschaften und Aufwände für Bewerbung und sonstige Sicherstellung der Arbeitskraft, z.B. auch Kuren und eigene Weiterbildung sowie Bücher abziehen kann. Von diesem Gehalt werden die Lohnsteuer und eventuell Kirchensteuer abgezogen, sowie die AN-Anteile der Sozialversicherungen. Daneben bekommt er die AG-Anteile zu den Sozialversicherungen (Krankenkasse, Pflegeversicherung, Rentenversicherung und Arbeitslosenversicherung) vom Arbeitgeber steuerfrei hinzu und er erhält kostenlose Weiterbildungen und Schulungen durch den AG.

* Der Freiberufler führt zunächst von allen Einnahmen ("Erlöse") die vom Auftraggeber eingenommene Umsatzsteuer ab und erhält umgekehrt für Leistungen und erworbene Produkte des geschäftlichen Betriebes die gezahlte Umsatzsteuer zurück. Von diesen Nettoeinnahmen zieht er alle betriebsbedingten Kosten (Büro, Fahrzeug, Arbeitsmittel, Telefon) ab und rechnet umgekehrt virtuelle Privatanteile (besonders für den Geschäftswagen, Telefon etc,) wieder hinzu und errechnet daraus den geschäftlichen Gewinn, wobei er die Privatanteile ebenfalls umsatzversteuern muss. Dieser Gewinn wird dem Freiberufler vollständig als Einkommen gewertet und unterliegt wie beim Angestellten der normalen Einkommensteuer. Werbungskosten wie Bücher, Fahrten zum Projektort kann er nicht abziehen, da er in keinem abhängigen Verhältnis steht. Kosten dieser Art müssen, so möglich, im geschäftlichen Bereich gewinnmindernd verbucht werden. Von diesem Einkommen kann der Freiberufler die Krankenkasse (seit 2010 vollständig) und andere Pauschbeträge steuerlich geltend machen, bevor sich die Summe des zu versteuernden Einkommens berechnet. Aufgrund des komplett steuerfreien AG-Anteils bei der Rentenversicherung steht der Freiberufler hier schlechter, weshalb ihm bei einem bestimmten Gewinn weniger Netto bleibt, als bei einem gleich hohen Bruttogehalt, was bei den Stundensätzen entsprechend berücksichtigt werden muss.

Ein Rechenbeispiel befindet sich hier:
http://www.mikrocontroller.net/topic/225269#2263497

Bei einem Vergleichsgehalt von 65.000 Euro Brutto muss danach im günstigsten Fall (längere Projektdauer, gute Auslastung, wenig Zeitverlust, kaum Fahrten zum Kunden) mindestens ein Stundensatz von 63,- Euro/Stunde erhoben werden. Um dasselbe Vergleichsbrutto mit ungünstigeren Projektbedingungen (100% vorort, längere Fahrten, Unterkunft und kurze Projekte mit mehr Zeitverlust fürs Suchen) müssten über 80 Euro / Stunde verrechnet werden.

Typische Stundensätze im Bereich Engineering und IT liegen bei einer Projektdauer von etwa 6 Monaten zwischen 60,- und 90,- die Stunde, für kürzere Einsätze etwa 10,- darüber. Für Tageseinsätze im Bereich IT liegen die Sätze bei bis zu 200,- Euro/h.

== Vor- und Nachteile des Freiberuflertums ==
=== Vorteile ===
* theoretisch jederzeit freie Entscheidung über Art und Inhalt von Tätigkeiten, freie Zeitgestaltung und freie Ortswahl
* günstigere und umsatzsteuerfreie Beschaffung von Berufsmitteln, Abschreibevorteile bei beruflich genutzten Gegenständen
* volle Absetzbarkeit von Geschäftsausgaben, bei Geschäftswagen soweit beruflich genutzt
* bei der Nutzung des Privat-PKW volle km-Pauschale bei Fahrten von Büro zum Kunden
* volle Verpflegungsmehraufwände ohne Abzüge bei Pauschbeträgen
* Befreiung von der Rentenversicherungspflicht
* Möglichkeit, sich auch bei einem Jahreseinkommen unterhalb der Bemessungsgrenze privat krankenzuversichern

=== Nachteile ===
* Haftung gegenüber dem Auftraggeber, gegenüber dem Gesetz und gegenüber bei geschäftlichen Vorgängen geschädigten Privatpersonen
* stark marktabhängiges, eher unregelmässiges Einkommen
* Aufträge müssen selbst gewonnen werden, keine Bezahlung, wenn keine Arbeit vorhanden
* keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall
* Ersatz von Arbeitszeit bei Projektwegfall
* Notwendigkeit, eigene Betriebsmittel vorzuhalten und zu finanzieren
* da kein Arbeitgeber vorhanden, keine Fahrtkostenerstattung, Verdienstausgleich oder Förderungen
* keine Zuzahlungen zu Sozialabgaben
* Schulungen und Weiterbildung müssen selbst finanziert werden
* erheblich aufwändigere Steuererklärung

=== Anmerkung ===
Ein oft gehörtes Argument ist, der Freiberufler habe diee Möglichkeit, sich privat zu versichern und damit Vorteile gegenüber Arbeitnehmern. Dies ist formell so nicht richtig, da sein Vorteil nur darin liegt, generell die Wahl zu haben, gesetzlich oder privat versichert zu sein, während der Angestellte diese Wahl nur ab einem Verdienst oberhalb der Bemessungsgrenze der KV (zur Zeit ca 48500,-) hat. Auch inhaltlich betrachtet ist das Argument keines, denn Freiberufler, die deutlich weniger, als die BG verdienen, können mit der (einkommensunabhängigen) privaten KV gegenüber der (aufgrund des geringen Einkommens des Freiberufler auch geringen) Beitragshöhe der gesetzlichen KV nicht viel sparen. Umgekehrt bringt bei einem sehr hohen Einkommen der Wahlvorteil auch nur geringen Wert, da die Krankenversicherung auch bei den freiwillig gesetzlich versicherten Selbständigen auf die BG gedeckelt ist.

Dasselbe gilt für die Rentenversicherung: Dem Freiberufler steht es frei, in die gesetzliche RV einzuzahlen und später am allgemeinen Rententopf teilzuhaben oder er kann eine private RV abschließen.

Da sowohl RV als auch KV bei privaten Verträgen unkalkulierbarer sind, können diese besser oder eben auch schlechter ausfallen, als die gesetzliche Absicherung. Der Vorteil, Freirufler zu sein, besteht also darin, die Wahl zu haben, ob man unabhängiger vom Staat sein will und ein gewisses Risiko eingehen möchte oder nicht. Für die Mehrheit der Freiberufler ist in den früheren Jahren das Risiko positiv ausgegangen. Sie haben von den geringen Beiträgen zur RV und KV profitiert. Aktuell scheint die Situation zu kippen: Jüngeren Freiberufler, die noch 20 Jahre oder mehr zu arbeiten haben, scheinen - ein normales Lebensalter von 90J vorausgesetzt - eher Nachteile zu haben.

Der Umstand, dass viele Freiberufler bei den aktuell verschärften Marktbedingungen die Vorsorge vernachlässig haben, bewog die Bundesregierung im Jahre 2012, über einen Rentenversicherungszwang nachzudenken. Diese Überlegung wurde aber schon in 2013 wieder fallengelassen und liegt seither auf Eis.

== Foren-Links ==
* Geplanter Rentenversicherungszwang für Selbständige: http://www.mikrocontroller.net/topic/259161
* Thema GRV und Beiträge: http://www.mikrocontroller.net/topic/340632
* Verpflichtung zur Rentennachzahlung: http://www.mikrocontroller.net/topic/310256
* Geseztliche Rentenversicherung: http://www.mikrocontroller.net/topic/245435
* Privatauto geschäftlich Nutzen: http://www.mikrocontroller.net/topic/240034
* Unterscheidung Angestellter / Freiberufler http://www.mikrocontroller.net/topic/angestellter-oder-freiberufler
* Erfahrungen mit Auftraggebern: http://www.mikrocontroller.net/topic/325890
* Diskussion Selbständigkeit http://www.mikrocontroller.net/topic/257714
* Mindesstundensatz für Selbständige: http://www.mikrocontroller.net/topic/102614#new
* Stundensatz berechnen: http://www.mikrocontroller.net/topic/225269
* Was belibt vom Stundensatz http://www.mikrocontroller.net/topic/78693

== Links ==

* Vor- und Nachteile des Freiberuflertums: http://www.gulp.de/kb/org/berufumfeld/neid_was_haben_freiberufler.html

* Plattforum für Gründer: http://www.gruendungszuschuss.de

* Beitragsbemessungsgrenzen: http://de.wikipedia.org/wiki/Beitragsbemessungsgrenze

* Scheinselbständigkeit: http://www.hensche.de/Rechtsanwalt_Arbeitsrecht_Handbuch_Scheinselbstaendigkeit.html

== Literatur ==

* [http://www.amazon.de/Privatrecht-Wolfgang-Kallwass/dp/3800637383/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1295516334&sr=8-1 Privatrecht] von Wolfgang Kallwass, ISBN 978-3800637386; ist eine sehr gute Einführung in das allgemeine Privatrecht, auch für Nichtjuristen verständlich geschrieben.
* [http://www.fliptronics.com/consult.html About Consultancy], Tips für Freiberufler von einem Freiberufler, informativ und witzig, engl.

[[Kategorie:Beruf und Wirtschaft]]

Freiberufler und Angestellte

2014-10-10T12:47:39Z

195.33.171.8: ausgebaut

== Freiberufler oder Angestellter? ==

===Allgemeines und grundsätzliche Unterscheidung ===

* Eine abhängige- oder 'weisungsgebundene' und damit arbeitnehmerische oder arbeitnehmerähnliche Beschäftigung liegt vor, wenn der Dienstnehmer ausschließlich oder überwiegend nach Anweisung des Auftraggebers handelt und auch im Wesentlichen nur für einen Auftraggeber tätig ist. Massgeblich sind hier bei überwiegenden Einkünfte in aufeinander folgenden Steuerjahren und wiederholt auftretende Tätigkeiten, die eine Regelmässigkeit erkennen lassen. Diese Form des Arbeitens wird durch das BGB, das Arbeitsrecht, konkrete Arbeitsverträge -und meistens- auch durch Tarifverträge bestimmt. Als Arbeitnehmer bezeichnet man mithin Personen, die einen solchen Arbeitsvertrag geschlossen haben oder als solche eingestuft werden müssen. Alle anderen sind i.d.R. Freiberufler.

* Bei Freiberuflern handelt es sich um einen Personenkreis, der der Form nach selbständig ist, d.h. auf eigene Rechung und Gefahr arbeitet und seine Leistungen frei am Markt anbietet. Freiberufler sind traditionell Angehörige bestimmter Berufsgruppen, wie Ärzte, Apotheker, Anwälte, Handelsvertreter, Musiker und Ingenieure. Allerdings gibt es bei all diesen Berufsgruppen immer auch Formen der abhängigen Beschäftigung, wie z.B. beim angestellten Arzt im Krankenhaus, dem abhängig beschäftigen Apotheker in einer anderen Apotheke oder einem Pharmaunternehmen, dem angestellten Anwalt in einer Rechtsabteilung eines Industrieunternehmens, der nichtselbständigen Handelsvertreter, der Produkte im Auftrag einer einzigen Firma anbietet, der festangestellte Orchestermusiker und abhängig beschäftigte, nicht beratende Ingenieure. Dem Inhalt nach sind Freiberufler immer Personen, die eine besondere Begabung oder Ausbildung besitzen, die sie in besonderem Mass qualifiziert.

=== Arbeitnehmer ===
==== Vertragssituation ====
Arbeitsverträge sind vom Gedanken der Fürsorgepflicht gegenüber dem Arbeitnehmer bestimmt, Verträge dieser Art unterliegen damit auch dem Arbeitsschutzrecht, der Arbeitszeitordnung und anderen Gesetzen.

==== Sozialsystem ====
Auch die Teilnahme am Sozialsystem entspringt dem Gedanken der Fürsorge gegenüber dem Arbeitnehmer. Durch die Verpflichtung zur Teilnahme sinkt allerdings der Gestaltungsspielraum des Arbeitnehmers. Arbeitnehmer sind meistens vollständig in das Sozialsystem eingebunden und können sich diesem auch nicht entziehen. Neben der Rentenversicherung zahlen sie vor allem in die Arbeitslosenversicherung ein. Lediglich bei der Wahl der Krankenversciherung und der Pflegeversicherung haben sie ab einem gewissen Einkommen auch als Angestellte die Möglichkeit, sich privat zu versichern.

==== Rechtliche Situation ====
Arbeitnehmer geniessen eine Reihe von staatlich garantierten Rechten und Vorteilen, die dem Freiburfler verwährt beleiben. So sind sie bis auf wenige Ausnahmefälle nicht juristisch zu belangen, wenn ihnen ein unverschuldeter Fehler unterläuft und es zu Schäden an Personen oder Gegenständen kommt. Hier haftet praktisch immer nur der Arbeitgeber. Dasselbe gilt bei der Verletzung von Rechten Dritter, z.B. bei Patenten.

==== Arbeitsentgelt ====
Arbeitnehmer erhalten unabhängig von der Zahl der Krankheitstage, der Feiertage oder der genommenen Urlaubstage im Monat ein festgelegtes Arbeitsentgelt. Sie sind in vielen Fällen verpflichtet, ein gewisses Maß an Überstunden zu leisten, auch wenn diese nicht durch Gleitzeit ausgeglichen werden. Nicht immer werden diese finanziell zusätzlich abgegolten. Dies kann - muss aber nicht - Bestandteil des Vertrages sein, wenn eine festgelegte Menge an Überstunden im Vertrag benannt ist, die mit dem Gehalt abgegolten sind.

=== Freiberufler ===
==== Unterscheidung der Beschäftigungsverhältnis ====
Freiberufler sind Dienstvertragsnehmer oder Werksvertragsnehmer. Dienstverträge sind dabei meistens zeitlich- Werkverträge eher ergebnisorientiert. Es handelt sich bei solchen Werktätigen oft um Spezialisten, deren Wissen nur kurze Zeit oder in Sonderprojekten benötigt wird. Ein Freiberufler braucht in der Regel keinen Meisterbrief, es gibt allerdings Branchen, in denen er vorgeschrieben ist. Ein Freiberufler braucht für seine Tätgikeit keinen Gewerbeschein und gilt auch nicht als gewerbetreibend, es sei denn, er übt zusätzlich noch eine gewerbliche Tätgikeit aus, wie z.B. ein Softwareentwickler, der nicht nur im Auftrag entwickelt, sondern auch selbst Kopien davon vertreibt.

==== Einstufung der geschäftlichen Tätigkeit ====
Der Freiberufler gilt ungeachtet dessen, als geschäftlich tätig. Einen Gewerbeschein benötigt nur die Gewerbetreibende, die geschäftlich tätig sind, die aber nicht den Freiberuflerstatus besitzen. Freiberufler ist, wer einen der typischen Katalogberuf ausübt, sowie nach der Rechtsprechung auch der, der eine den Katalogberufen ähnliche Tätigkeit ausübt. Der Freiberuflerstatus ist streng genommen für jede individuelle Tätigkeit und jedes Projekt neu zu bewerten, was in der Praxis allerdings kaum geschieht, es sei denn, es handelt sich um Grenzfälle oder Streitfälle. In Einzelfääeln kommen Rentenversicherung und Finanzamt bei der Bewertung mitunter zu gegenteiligen Ergebnissen, was dazu führen kann, dass zwar steuerlich scheinbar der Freiberuflerstatus gegeben war, jedoch Rentenversicherungspflicht für ein Projekt entstehen kann.

==== Sozialversicherungspflicht ====
Freiberufler unterliegen nicht dem Zwang zur gesetzlichen Sozialversicherung ((Rentenversicherung und Krankenversicherung). Sie können daher unanhänhig vom Einkommen eigene Versicherungen auf freiwilliger Basis abschließen (sowohl freiwillig gesetzlich, als auch privat). Privat versichern können sich Angestellte dageben nur, wenn er über den gesetzlichen Grenzwerten liegt. (Krankenkasse ca 48k, Rente ca 71k). Die freiwillige gesetzliche Versicherung ist für Freiberufler in der Regel teurer und u.Z. unproduktiv, da weniger Leistungen bei inzwischen gleichen Sätzen gewährt werden. (Die Beitragsgrenzen wurden im Jahre 2009 angepassst). Die privaten Versicherungen sind u.U. günstiger, bergen aber den Nachteil der indirekt an die wirtschaftlichen Erfolge der Versicherungsunternehmen gekoppelten Verträge, was im Alter besonders bei der Krankenkasse sehr nachteilig werden kann, da diese einkommensunabhänig berechnet werden. Diese Überlegungen sollten auf Kranken- Renten- aber auch Unfall-, Rechtsschutz- und Berufsunfähigkeitsversicherung, sowie eine Berufshaftpflichtversicherung angewendet werden. Der Freiberufler benötigt hier im Ggs zum Angestellten mehr Absicherung, vor allem in der Hinsicht, dass er keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall oder eine Rente bei Berufsunfähigkeit erhält.

==== Einkommensverhältnisse ====
Freiberufler haben das oben beschrieben Problem der nichtbezahlten Überstunden dann nicht, wenn sie im Rahmen eines Dienstvertrags alle Zeiten auf die Rechnung schreiben können. Sie können theoretisch Überstunden ablehnen, da sie nicht weisungsgebunden sind. Praktisch werden vom Freiberufler aber Liefertermine gefordert und der Dienstvertrag mitunter gekündigt, wenn sie zu wenige Stunden bringen können, wie im Fall eines Unfalls oder Krankheit. Der Dienstvertrag kann dann einseitig vom Projektgeber aufgelöst- oder es kann Ersatz in Form von Personal vom Freiberufler gefordert werden, sofern dies im Vertrag vereinbart worden ist. Die meisten Freiberufler lassen diesen Paragraphen i.d.R steichen. Freiberufler, die einen Werkvertrag haben, sind in der Zeitgestaltung komplett frei, sie müssen dann aus praktischen Gründen oftmals Überstunden machen, da die Liefertermine verbindlich(er) sind. Diese Überstunden werden logischerweise nicht gezahlt. Daher ist es nötig, bei Werkverträgen, einige Überstunden für Unvorhersehbares einzukalkulieren und trotzdem Termine zu nennen, die gfs. sogar noch Luft für eine eventuelle Krankheit lassen.

=== Scheinselbständige ===
* Scheinselbständige sind angebliche Freiberufler, die gemäß den eingangs erwähnten Kriterien als Angestellte gelten müssten, weil sie z.B. langfristig ausschließlich für einen Auftraggeber tätig sind und sich lediglich den Selbständigenstatus gezielt zugeschrieben haben, um Vorteile zu erwirken. Hier handelt es sich oft um Versuche, die Zwänge des Sozialrechts zu umgehen. Nicht selten sind die Arbeitgeber hier treibende Kraft und beschäftigen Subunternehmer, die letztlich wie Angestellte gefahren werden.

* Scheinselbständig ist nicht, wer unabsichtlich handelt oder unbewusst den Freiberuflerstatus verliert oder im Nachhinein für ein Projekt oder eine Zeitspanne aberkannt bekommt. Er kann nicht wegen Scheinselbständigkeit belangt werden, muss aber u.U. Rentenversicherung nachzahlen, wodurch u.U. mehrere Steuerjahre neu aufgearbeitet werden müssen.

=== Rechtliche Abgrenzung ===
Die Grenzen zwischen Freiberufler, rentenversicherungspflichtigem Selbständigen und dem als Angestellten einzustufenden Scheinselbständigen sind trotz mehrere Anläufe der Politik, hier Klarheit zu schaffen, immer noch nicht völlig eindeutig, was regelmäßig zu Problemen bei Freiberuflern und Auftraggebern führt.

Verschiedene Seiten liefern unterschiedliche Ansätze und Interpretationen hinsichtlich der Kriterien. Beispielhaftes Papier zur Abgrenzung eines Selbständigen vom Scheinselbständigen: http://www.mikrocontroller.net/topic/257714#2666969

==== Offizielle Rechtsprechung ====
Die tatsächliche Rechtsprechung ändert sich diesbezüglich permanent, meistens zu Gunsten der Freiberufler, in Einzelfällen aber auch gegen sie. In der jüngeren Vergangenheit wurden aber verschiedene, ehemals harte Kriterien wieder aufgeweicht sowie nicht mehr zeitgemäße verworfen. Beispielsweise wurde kürzlich die zeitliche Grenze für eine Beschäftigungen bei nur einem Projektgeber, bei der der Selbständigenstatus noch bejaht wird, deutlich ausgeweitet. Im konkreten Fall war ein Programmierer 4 Jahre bei demselben Arbeitgeber tätig. Auch die klassische Regelung, nachdem ein Freiberufler innerhalb eines Steuerjahres nicht mehr, als 5/6tel seines Einkommens von einem Projektgeber beziehen darf, wurde häufiger ingoniert und die Betrachtung auf mehre Jahre ausgedehnt, da typische Projekte im Ingenieursbereich regelmäßig länger dauern und andererseits viele Firmen mit taktischen Umbesetzungen die Projektdauern limitieren. Genauere Informationen haben Steuerberater und die IHKs.

==== Offizielles Feststellungsverfahren ====
Die gesetzliche Rentenversicherung (GRV) bietet potenziellen Freiberuflern ein formelles Feststellungsverfahren an, in dem der eigene Status geprüft werden kann. Damlit lässt sich amtlich sicherstellen, dass die GRV keine Ansprüche erheben wird. Allerdings raten Anwälte davon ab, weil dies erstens regelmässig aktualisiert werden müsste, zweitens jeweils sehr lange dauern kann und drittens meistens (und oftmals zu unrecht) gegen den Freiberuflerstatus ausgeht und gerichtlich angefochten werden muss.

==== Die Reale Praxis ====
Um eventuelle Forderungen der GRV abzuwehren, hat es sich eingebürgert, Projekte nur noch in Form von Arbeitnehmerüberlassung oder über Zwischenprojektgeber abzuwickeln, die im Zweifelsfall für die Rentenbeiträge haften müssen. Somit werden praktisch 80% aller freiberuflichen Aufträge im deutschen Markt heute über Zwischenprojektnehmer vergeben, die formell als Auftragnehmer auftreten und die tatsächliche Arbeit an Subunternehmer weitergeben, die dann wieder vorort beim Kunden tätig werden. Damit ist zwar der Endkunde geschützt, der Freiberufler kann jedoch jederzeit nachträglich zur Zahlung von Rentenversicherungsbeiträgen gezwungen werden, wenn sein Status im Fall von Betriebsprüfungen aberkannt wird.

Für den Freiberufler kommt es deshalb darauf an, erst gar keine Situation entstehen zu lassen, in der die arbeitsrechtliche Einstufung unsicher ist. Daher ist darauf zu achten, dass alle Indizien, die auf eine Scheinselbständigkeit schließen lassen, nicht einfach verschleiert werden, sondern schlichtweg nicht der Fall sein sollten. Dazu sind die Verträge hinsichtlich der inhaltlichen Leistungen sowie der Randbedingungen bez Arbeitszeit, Arbeitsumfang etc entsprechend zu gestalten. Anhand von Kriterien kann selbst geprüft werden, ob ein Angebot eines Projektgebers wirklich eine freiberufliche Tätigkeit darstellt, oder sie sich nicht doch besser in Form einer temporären Beschäfigung bei lösen lässt. Diese Methode der indirekten Übernahme ist mitunter für beide Seiten sinnvoll, da der Freiberufler hier ein relativ hohes Gehalt verhandeln kann und der AG trotzdem günstig fährt. Allerdings schließen viele Projektgeber diese Abwerbung in ihren Projektverträgen bei Strafe aus.

==Marktsituation für Angestellte und Freiberufler==
=== Marktteilnehmer und Auftraggeber ===
* Zeitarbeitsunternehmen haben Festangestellte, die einen normalen Arbeitsvertrag abgeschlossen haben, welche jedoch Arbeit für den Kunden des Zeitarbeitsunternehmen leisten. Sie werden vom Vertragspartner bezahlt. Vorteil ist für den Arbeitnehmer das Sammeln von Erfahrung in verschiedenen Firmen und Projekten, nachteilig sind oft die geringeren Bezüge und die Ungewissheit. Die Firma ist verpflichtet, für eine konstante Beschäftigung zu sorgen, was sie jedoch oft nicht tut bzw. kann. Durch den Wegfall des konkreten Beschäftigungsgrundes kann somit der Arbeitsvertrag ohne Zahlung von Abfindungen direkt aufgelöst werden.

* Personalvermittler sind Unternehmen oder Einzelpersonen, die Freiberufler in Projekte oder Arbeitnehmer in Festpositionen vermitteln. Ihre Tätigkeit beginnt mit der Ausschreibung des Projekts oder der Stelle und endet mit der Arbeitsaufnahme des Freiberuflers oder Angestellten im Projekt. Die Vermittler üben selbst keinerlei Projektarbeit aus und sind auch nicht für das Ergebnis verantwortlich. Betreiber von Projektbörsen sind typische Vermittler für Freiberufler.

* Dienstleister sind Firmen, die Projekte im Auftrag für andere Firmen durchführen und dabei eigene Mitarbeiter und auch Freiberufler einsetzen, die dann in entweder von zuhause, den Räumlichkeiten des DL oder auch beim Kunden vorort aktiv werden. Die Tätigkeit der Dienstleister beginnt mit der Ausschreibung und endet erst mit dem vollständigen Abschluss des Projektes. Die Dienstleister führen das gesamte Projekt in voller juristischer Verantwortung durch und haben die Verantwortung für die Bereitstellung von Personal und den termingerechten Abschluss desselben. Im Spezialfall tritt der DL nur als eine Art Kapsel für einen zu suchenden Freiberufler auf, indem er das Projekt sucht, formell annimmt und dann selbst als Auftraggeber an einen Freiberufler weiterreicht, der dann als Subunternehmer fungiert. Für den Freiberufler ist diese Zusammenarbeit mit einem indirekten Projektgeber dann vorteilhaft, wenn es sich um einen grossen, solventen Projektgeber und gleichzeitig um einen kleinen, gfs zahlungsschwachen Endkunden handelt, weil in jedem Falle der Projektgeber für die Honorare haftet, auch wenn der Kunde die Zahlung verweigert oder insolvent wird.

=== Angebote an Freiberufler ===

* Angebote sind meistens räumlich, zeitlich und fachlich begrenzt, was das Wesensmerkmal des Projektes als Werkvertrag erfüllt. Sind sie zeitlich unbegrenzt, liegt meistens ein Dienstvertrag vor. Die fachliche Definition bedeutet mithin aber auch, dass Mindestanforderungen in diesen Bereichen erforderlich sind, die beachtet werden müssen. Angebote umfassen im Fall des Werkvertrages immer die Aufgabenbeschreibung des Anbieters sowie einen Zeitplan und Liefertermin. Im Bereich der Dienstverträge besteht ein Arbeitsablauf ähnlich dem, des Angestellten, der sehr zeitorientiert beschäftigt ist, d.h. Ablauf und Termine sind offen(er).

* Eine Bewerbung auf ein Angebot enthält oft eine Skillslist, die den Freiberufler charakterisiert, sodass der Projektanbieter ersehen kann, was der Freiberufler bisher gemacht hat und u.U. auch wo. Z.B. werden in der skill list alle Projekte der letzten 10 Jahre aufgelistet, aber die Namen der Kunden erst ein Jahr nach dem Abschluss des Auftrages hinzugefügt. (Ausnahme: Referenzen). Dabei ist jedoch zu beachten, dass viele Verträge über Vermittler zustande kommen, die nicht daran interessiert sind, die Namen und Adressen von Kunden und Ansprechpartnern zu veröffentlichen. Die Preisgabe dieser Information ist auch in vielen Verträgen ausdrücklich untersagt. Speziell Projektinhalte dürfen oft nicht offengelegt werden, wenn in Sicherheitsbereichen wie Militär oder Staat gearbeitet wurde, oder es sich bei dem Projekt um eine Vorentwicklung handelt, deren Benennung im Markt seitens des Kunden nicht erwünscht ist. Dem Freiberufler sind damit die Möglichkeiten, Referenten zu nennen, stark eingeschränkt.

* Angebote, die unter Verwendung von virtuellen Marktplätzen (zB. Xing) zustande kommen, haben in der Regel eine ausführliche Projektliste des Freiberuflers im Internet erkennbar. Nicht jeder Auftraggeber findet das gut, hier ist Fingerspitzengefühl erforderlich!

* Oft werden vom Auftraggeber vor der Vergabe eines Projektes Referenzen gefordert, um sich über die Qualität und persönliche Eignung des Freiberuflers ein Bild machen zu können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Freiberufler quasi anstelle eines möglichen Angestellten inmitten einer Projektgruppe arbeiten soll. Neben Fragen zu Inhalten der Projekte spielt dabei auch das Verhalten des Projektnehmers eine Rolle. Dazu ist jedoch festzustellen, dass sich das Arbeiten in einem Team und die Rolle als Freiberufler / Selbständiger formell widersprechen! Es ist deshalb darauf zu achten, dass weder der Freiberufler noch der Projektgeber durch Aussagen oder Fragen den Eindruck erwecken, dass eine Einbindung in die Organisationsstruktur des Kunden erfolgen soll oder vorgelegen hat, da dies von Gerichten inzwischen als Anzeichen einer abhängigen Beschäftigung gewertet wird. Vereinzelt sind Firmen bereits diesbezüglich zu nachträglichen Rentenzahlungen verurteilt worden, da Mitarbeiter von ihnen, ehemaligen Freiberuflern Referenzen gegeben- und sogar Zeugnisse ausgestellt haben, in denen Details zu den Projekten und dem Verhalten im Team benannt wurden. Das eine rechtliche Problem besteht also darin, dass arbeitsrechtlich nur ein Teamleiter Aussagen zur Teamfähgikeit und dem persönlichen Auftreten einer Person machen kann und darf, dies aber wiederum gegenüber Freiberuflern nicht äussern kann oder sollte, da es rentenversicherungsrechtlich problematisch werden könnte. Ein weiteres juristisches Problem besteht darin, dass ein Arbeitnehmer generell nicht ohne Weiteres die Arbeitsleistung einer betriebsfremden Person offen werten oder gar Dritten gegenüber kritisieren kann, da er sonst sich und seine Firma in gefährliches Fahrwasser manövriert, weil diese dann von dem geschäftlich am Markt agierenden Freiberufler wegen geschäftsschädigenden Verhaltens verklagt werden kann, selbst, wenn es sich nicht um Wertungen des persönlichen Auftretens, sondern nur um die Einschätzung der Arbeitsqualität handelt. Daher halten Firmen ihre Mitarbeiter vermehrt an, keine offiziellen Aussagen Dritten gegenüber bezüglich der Leistungen und des Verhaltens dienstleistender Firmen oder Freiberuflern in der Firma zu machen, was letztlich dazu führt, dass keine wirklich verwertbaren oder objektiven Referenzen zu erhalten sind. Viele Projektgeber und in der Folge auch die Freiberufler sehen daher inzwischen von der Forderung oder Nennung von Referenzen ab.

=== Vertragserfüllung ===

*Im Falle der Dienstverträge wird in einem Vertrag ein Stundensatz festgelegt, der für die Projektdauer gilt. Um die gearbeiteten Stunden nachzuweisen, müssen diese in geeigneter Form erfasst werden. Die Art der Festlegung und die Person, die den Stundennachweis unterschreibt, sollten ebenfalls im Vertrag festgehalten werden. Unerheblich und sogar kontraprodutiv ist das Festhalten dann, wenn vermieden werden soll, dass offenbar wird, dass es sich um einen scheinbaren Werkvertrag handelt. Bei echten Werkverträgen, wird ein Arbeitsergebnis und etwaiger Liefertermin bestimmt und ein Gesamtpreis festgelegt, der teilweis in Teilbeträgen gezahlt wird. so ist es üblich, eine 10% Anzahlung bei Vertragsschluss zu leisten und zum Vertragsende 90% der Gesamtrechung zu begleichen. 10% hält sich der Auftraggeber zurück, um etwaige Nacharbeiten einfordern zu können. Bei Dienstverträgen endet das Verhältnis mit dem Tage der Beendigung. In beiden Fällen bestehen aber meistens Verpflichtungen für den Projektnehmer, kostenlose Nachbesserungen vorzunehmen, wenn sich Fehler offenbaren. Diese Pflicht ist immer auf eine bestimmte Dauer nach der offiziellen Endabnahme begrenzt, liegt aber in der Praxis zwischen 2 Wochen und bis zu 7 Jahren!

* Am Ende eines Monats oder eines zu vereinbarenden Zeitraums wird eine Rechnung erstellt. Diese unterliegt bei Inlandsrechnungen der gesetzlichen Mehrwertsteuer. Im Vertrag sollten weitere Modalitäten der Rechnungserstellung (zB Reisekosten, Ab/Anfahrt usw) enthalten sein. Im aktuellen Projektgeschäft werden sogenannte all-in Stundensätze verhandelt, in denen alles enthalten ist. Der Freiberufler muss selbst rechnen, wie hoch er den Satz ansetzen muss, um wirtschaftlich sein zu können.

*Im Bereich der IT und des IT-nahen engineering wird vermehrt beobachtet, dass Konzerne eine Stundensatzdeckelung vornehmen, die dazu führt, dass gute Freiberufler mit hochwertiger Ausbildung und viel Erfahrung nicht besetzt werden können, weil der Marktpreis zu hoch ist. Will ein Abteilungs- oder Projektleiter dann dennoch besetzen, so erfolgen imer häufiger Nebenabreden, dass mehr Stunden geschrieben werden, als real erbracht wurden. Der Stundensatzkorrekturfaktor errechnet sich zu: Erfassungszeit = RealeZeit * (Zielstundensatz / Nominalstundensatz). Somit kann ein Projektnehmer z.B. 44h die Woche abrechnen, statt 40h, wenn er statt der gwünschten 66,-/h nur 60,- erhalten darf. Das Problem, dass hierbei entsteht ist einmal, dass die Stundensätze nicht mehr vergleichbar werden und zudem der Auftragsvermittler durch die Scheinstunden mehr verdient, wenn er keinen prozentualen- sondern einen statischen Aufschlag von z.B. 10,- pro Stunde bekommt.

== Vergleich des Einkommens von Angestelltem und Freiberufler ==
Aufgrund unterschiedlicher Leistungen durch den Arbeitgeber / auftraggeber, sowie der Besteuerung unterscheiden sich der Nettoverdienst bei beiden stark von einander:

* Der Angestellte erhält zunächst ein Bruttogehalt, von dem er berufsbedingte Fahrten zum Arbeitplatz, Beiträge zu Berutfsgenossenschaften und Aufwände für Bewerbung und sonstige Sicherstellung der Arbeitskraft, z.B. auch Kuren und eigene Weiterbildung sowie Bücher abziehen kann. Von diesem Gehalt werden die Lohnsteuer und eventuell Kirchensteuer abgezogen, sowie die AN-Anteile der Sozialversicherungen. Daneben bekommt er die AG-Anteile zu den Sozialversicherungen (Krankenkasse, Pflegeversicherung, Rentenversicherung und Arbeitslosenversicherung) vom Arbeitgeber steuerfrei hinzu und er erhält kostenlose Weiterbildungen und Schulungen durch den AG.

* Der Freiberufler führt zunächst von allen Einnahmen ("Erlöse") die vom Auftraggeber eingenommene Umsatzsteuer ab und erhält umgekehrt für Leistungen und erworbene Produkte des geschäftlichen Betriebes die gezahlte Umsatzsteuer zurück. Von diesen Nettoeinnahmen zieht er alle betriebsbedingten Kosten (Büro, Fahrzeug, Arbeitsmittel, Telefon) ab und rechnet umgekehrt virtuelle Privatanteile (besonders für den Geschäftswagen, Telefon etc,) wieder hinzu und errechnet daraus den geschäftlichen Gewinn, wobei er die Privatanteile ebenfalls umsatzversteuern muss. Dieser Gewinn wird dem Freiberufler vollständig als Einkommen gewertet und unterliegt wie beim Angestellten der normalen Einkommensteuer. Werbungskosten wie Bücher, Fahrten zum Projektort kann er nicht abziehen, da er in keinem abhängigen Verhältnis steht. Kosten dieser Art müssen, so möglich, im geschäftlichen Bereich gewinnmindernd verbucht werden. Von diesem Einkommen kann der Freiberufler die Krankenkasse (seit 2010 vollständig) und andere Pauschbeträge steuerlich geltend machen, bevor sich die Summe des zu versteuernden Einkommens berechnet. Aufgrund des komplett steuerfreien AG-Anteils bei der Rentenversicherung steht der Freiberufler hier schlechter, weshalb ihm bei einem bestimmten Gewinn weniger Netto bleibt, als bei einem gleich hohen Bruttogehalt, was bei den Stundensätzen entsprechend berücksichtigt werden muss.

Ein Rechenbeispiel befindet sich hier:
http://www.mikrocontroller.net/topic/225269#2263497

Bei einem Vergleichsgehalt von 65.000 Euro Brutto muss danach im günstigsten Fall (längere Projektdauer, gute Auslastung, wenig Zeitverlust, kaum Fahrten zum Kunden) mindestens ein Stundensatz von 63,- Euro/Stunde erhoben werden. Um dasselbe Vergleichsbrutto mit ungünstigeren Projektbedingungen (100% vorort, längere Fahrten, Unterkunft und kurze Projekte mit mehr Zeitverlust fürs Suchen) müssten über 80 Euro / Stunde verrechnet werden.

Typische Stundensätze im Bereich Engineering und IT liegen bei einer Projektdauer von etwa 6 Monaten zwischen 60,- und 90,- die Stunde, für kürzere Einsätze etwa 10,- darüber. Für Tageseinsätze im Bereich IT liegen die Sätze bei bis zu 200,- Euro/h.

== Vor- und Nachteile des Freiberuflertums ==
=== Vorteile ===
* theoretisch jederzeit freie Entscheidung über Art und Inhalt von Tätigkeiten, freie Zeitgestaltung und freie Ortswahl
* günstigere und umsatzsteuerfreie Beschaffung von Berufsmitteln, Abschreibevorteile bei beruflich genutzten Gegenständen
* volle Absetzbarkeit von Geschäftsausgaben, bei Geschäftswagen soweit beruflich genutzt
* bei der Nutzung des Privat-PKW volle km-Pauschale bei Fahrten von Büro zum Kunden
* volle Verpflegungsmehraufwände ohne Abzüge bei Pauschbeträgen
* Befreiung von der Rentenversicherungspflicht
* Möglichkeit, sich auch bei einem Jahreseinkommen unterhalb der Bemessungsgrenze privat krankenzuversichern

=== Nachteile ===
* Haftung gegenüber dem Auftraggeber, gegenüber dem Gesetz und gegenüber bei geschäftlichen Vorgängen geschädigten Privatpersonen
* stark marktabhängiges, eher unregelmässiges Einkommen
* Aufträge müssen selbst gewonnen werden, keine Bezahlung, wenn keine Arbeit vorhanden
* keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall
* Ersatz von Arbeitszeit bei Projektwegfall
* Notwendigkeit, eigene Betriebsmittel vorzuhalten und zu finanzieren
* da kein Arbeitgeber vorhanden, keine Fahrtkostenerstattung, Verdienstausgleich oder Förderungen
* keine Zuzahlungen zu Sozialabgaben
* Schulungen und Weiterbildung müssen selbst finanziert werden
* erheblich aufwändigere Steuererklärung

=== Anmerkung ===
Ein oft gehörtes Argument ist, der Freiberufler habe diee Möglichkeit, sich privat zu versichern und damit Vorteile gegenüber Arbeitnehmern. Dies ist formell so nicht richtig, da sein Vorteil nur darin liegt, generell die Wahl zu haben, gesetzlich oder privat versichert zu sein, während der Angestellte diese Wahl nur ab einem Verdienst oberhalb der Bemessungsgrenze der KV (zur Zeit ca 48500,-) hat. Auch inhaltlich betrachtet ist das Argument keines, denn Freiberufler, die deutlich weniger, als die BG verdienen, können mit der (einkommensunabhängigen) privaten KV gegenüber der (aufgrund des geringen Einkommens des Freiberufler auch geringen) Beitragshöhe der gesetzlichen KV nicht viel sparen. Umgekehrt bringt bei einem sehr hohen Einkommen der Wahlvorteil auch nur geringen Wert, da die Krankenversicherung auch bei den freiwillig gesetzlich versicherten Selbständigen auf die BG gedeckelt ist.

Dasselbe gilt für die Rentenversicherung: Dem Freiberufler steht es frei, in die gesetzliche RV einzuzahlen und später am allgemeinen Rententopf teilzuhaben oder er kann eine private RV abschließen.

Da sowohl RV als auch KV bei privaten Verträgen unkalkulierbarer sind, können diese besser oder eben auch schlechter ausfallen, als die gesetzliche Absicherung. Der Vorteil, Freirufler zu sein, besteht also darin, die Wahl zu haben, ob man unabhängiger vom Staat sein will und ein gewisses Risiko eingehen möchte oder nicht. Für die Mehrheit der Freiberufler ist in den früheren Jahren das Risiko positiv ausgegangen. Sie haben von den geringen Beiträgen zur RV und KV profitiert. Aktuell scheint die Situation zu kippen: Jüngeren Freiberufler, die noch 20 Jahre oder mehr zu arbeiten haben, scheinen - ein normales Lebensalter von 90J vorausgesetzt - eher Nachteile zu haben.

Der Umstand, dass viele Freiberufler bei den aktuell verschärften Marktbedingungen die Vorsorge vernachlässig haben, bewog die Bundesregierung im Jahre 2012, über einen Rentenversicherungszwang nachzudenken. Diese Überlegung wurde aber schon in 2013 wieder fallengelassen und liegt seither auf Eis.

== Links ==

Vor- und Nachteile des Freiberuflertums:
http://www.gulp.de/kb/org/berufumfeld/neid_was_haben_freiberufler.html

Geplanter Rentenversicherungszwang für Selbständige: http://www.mikrocontroller.net/topic/259161#new

Plattforum für Gründer: www.gruendungszuschuss.de

Beitragsbemessungsgrenzen: http://de.wikipedia.org/wiki/Beitragsbemessungsgrenze

== Literatur ==

* [http://www.amazon.de/Privatrecht-Wolfgang-Kallwass/dp/3800637383/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1295516334&sr=8-1 Privatrecht] von Wolfgang Kallwass, ISBN 978-3800637386; ist eine sehr gute Einführung in das allgemeine Privatrecht, auch für Nichtjuristen verständlich geschrieben.
* [http://www.fliptronics.com/consult.html About Consultancy], Tips für Freiberufler von einem Freiberufler, informativ und witzig, engl.

[[Kategorie:Beruf und Wirtschaft]]

Freiberufler und Angestellte

2014-10-10T12:20:04Z

195.33.171.8: /* Arbeitnehmer */

== Freiberufler oder Angestellter? ==

===Allgemeines und grundsätzliche Unterscheidung ===

* Eine abhängige- oder 'weisungsgebundene' und damit arbeitnehmerische oder arbeitnehmerähnliche Beschäftigung liegt vor, wenn der Dienstnehmer ausschließlich oder überwiegend nach Anweisung des Auftraggebers handelt und auch im Wesentlichen nur für einen Auftraggeber tätig ist. Massgeblich sind hier bei überwiegenden Einkünfte in aufeinander folgenden Steuerjahren und wiederholt auftretende Tätigkeiten, die eine Regelmässigkeit erkennen lassen. Diese Form des Arbeitens wird durch das BGB, das Arbeitsrecht, konkrete Arbeitsverträge -und meistens- auch durch Tarifverträge bestimmt. Als Arbeitnehmer bezeichnet man mithin Personen, die einen solchen Arbeitsvertrag geschlossen haben oder als solche eingestuft werden müssen. Alle anderen sind i.d.R. Freiberufler.

* Bei Freiberuflern handelt es sich um einen Personenkreis, der der Form nach selbständig ist, d.h. auf eigene Rechung und Gefahr arbeitet und seine Leistungen frei am Markt anbietet. Freiberufler sind traditionell Angehörige bestimmter Berufsgruppen, wie Ärzte, Apotheker, Anwälte, Handelsvertreter, Musiker und Ingenieure. Allerdings gibt es bei all diesen Berufsgruppen immer auch Formen der abhängigen Beschäftigung, wie z.B. beim angestellten Arzt im Krankenhaus, dem abhängig beschäftigen Apotheker in einer anderen Apotheke oder einem Pharmaunternehmen, dem angestellten Anwalt in einer Rechtsabteilung eines Industrieunternehmens, der nichtselbständigen Handelsvertreter, der Produkte im Auftrag einer einzigen Firma anbietet, der festangestellte Orchestermusiker und abhängig beschäftigte, nicht beratende Ingenieure. Dem Inhalt nach sind Freiberufler immer Personen, die eine besondere Begabung oder Ausbildung besitzen, die sie in besonderem Mass qualifiziert.

=== Arbeitnehmer ===
==== Vertragssituation ====
Arbeitsverträge sind vom Gedanken der Fürsorgepflicht gegenüber dem Arbeitnehmer bestimmt, Verträge dieser Art unterliegen damit auch dem Arbeitsschutzrecht, der Arbeitszeitordnung und anderen Gesetzen.

==== Sozialsystem ====
Auch die Teilnahme am Sozialsystem entspringt dem Gedanken der Fürsorge gegenüber dem Arbeitnehmer. Durch die Verpflichtung zur Teilnahme sinkt allerdings der Gestaltungsspielraum des Arbeitnehmers. Arbeitnehmer sind meistens vollständig in das Sozialsystem eingebunden und können sich diesem auch nicht entziehen. Neben der Rentenversicherung zahlen sie vor allem in die Arbeitslosenversicherung ein. Lediglich bei der Wahl der Krankenversciherung und der Pflegeversicherung haben sie ab einem gewissen Einkommen auch als Angestellte die Möglichkeit, sich privat zu versichern.

==== Rechtliche Situation ====
Arbeitnehmer geniessen eine Reihe von staatlich garantierten Rechten und Vorteilen, die dem Freiburfler verwährt beleiben. So sind sie bis auf wenige Ausnahmefälle nicht juristisch zu belangen, wenn ihnen ein unverschuldeter Fehler unterläuft und es zu Schäden an Personen oder Gegenständen kommt. Hier haftet praktisch immer nur der Arbeitgeber. Dasselbe gilt bei der Verletzung von Rechten Dritter, z.B. bei Patenten.

==== Arbeitsentgelt ====
Arbeitnehmer erhalten unabhängig von der Zahl der Krankheitstage, der Feiertage oder der genommenen Urlaubstage im Monat ein festgelegtes Arbeitsentgelt. Sie sind in vielen Fällen verpflichtet, ein gewisses Maß an Überstunden zu leisten, auch wenn diese nicht durch Gleitzeit ausgeglichen werden. Nicht immer werden diese finanziell zusätzlich abgegolten. Dies kann - muss aber nicht - Bestandteil des Vertrages sein, wenn eine festgelegte Menge an Überstunden im Vertrag benannt ist, die mit dem Gehalt abgegolten sind.

=== Freiberufler ===
==== Unterscheidung der Beschäftigungsverhältnis ====
Freiberufler sind Dienstvertragsnehmer oder Werksvertragsnehmer. Dienstverträge sind dabei meistens zeitlich- Werkverträge eher ergebnisorientiert. Es handelt sich bei solchen Werktätigen oft um Spezialisten, deren Wissen nur kurze Zeit oder in Sonderprojekten benötigt wird. Ein Freiberufler braucht in der Regel keinen Meisterbrief, es gibt allerdings Branchen, in denen er vorgeschrieben ist. Ein Freiberufler braucht für seine Tätgikeit keinen Gewerbeschein und gilt auch nicht als gewerbetreibend, es sei denn, er übt zusätzlich noch eine gewerbliche Tätgikeit aus, wie z.B. ein Softwareentwickler, der nicht nur im Auftrag entwickelt, sondern auch selbst Kopien davon vertreibt.

==== Einstufung der geschäftlichen Tätigkeit ====
Der Freiberufler gilt ungeachtet dessen, als geschäftlich tätig. Einen Gewerbeschein benötigt nur die Gewerbetreibende, die geschäftlich tätig sind, die aber nicht den Freiberuflerstatus besitzen. Freiberufler ist, wer einen der typischen Katalogberuf ausübt, sowie nach der Rechtsprechung auch der, der eine den Katalogberufen ähnliche Tätigkeit ausübt. Der Freiberuflerstatus ist streng genommen für jede individuelle Tätigkeit und jedes Projekt neu zu bewerten, was in der Praxis allerdings kaum geschieht, es sei denn, es handelt sich um Grenzfälle oder Streitfälle. In Einzelfääeln kommen Rentenversicherung und Finanzamt bei der Bewertung mitunter zu gegenteiligen Ergebnissen, was dazu führen kann, dass zwar steuerlich scheinbar der Freiberuflerstatus gegeben war, jedoch Rentenversicherungspflicht für ein Projekt entstehen kann.

==== Sozialversicherungspflicht ====
Freiberufler unterliegen nicht dem Zwang zur gesetzlichen Sozialversicherung ((Rentenversicherung und Krankenversicherung). Sie können daher unanhänhig vom Einkommen eigene Versicherungen auf freiwilliger Basis abschließen (sowohl freiwillig gesetzlich, als auch privat). Privat versichern können sich Angestellte dageben nur, wenn er über den gesetzlichen Grenzwerten liegt. (Krankenkasse ca 48k, Rente ca 71k). Die freiwillige gesetzliche Versicherung ist für Freiberufler in der Regel teurer und u.Z. unproduktiv, da weniger Leistungen bei inzwischen gleichen Sätzen gewährt werden. (Die Beitragsgrenzen wurden im Jahre 2009 angepassst). Die privaten Versicherungen sind u.U. günstiger, bergen aber den Nachteil der indirekt an die wirtschaftlichen Erfolge der Versicherungsunternehmen gekoppelten Verträge, was im Alter besonders bei der Krankenkasse sehr nachteilig werden kann, da diese einkommensunabhänig berechnet werden. Diese Überlegungen sollten auf Kranken- Renten- aber auch Unfall-, Rechtsschutz- und Berufsunfähigkeitsversicherung, sowie eine Berufshaftpflichtversicherung angewendet werden. Der Freiberufler benötigt hier im Ggs zum Angestellten mehr Absicherung, vor allem in der Hinsicht, dass er keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall oder eine Rente bei Berufsunfähigkeit erhält.

==== Einkommensverhältnisse ====
Freiberufler haben das oben beschrieben Problem der nichtbezahlten Überstunden dann nicht, wenn sie im Rahmen eines Dienstvertrags alle Zeiten auf die Rechnung schreiben können. Sie können theoretisch Überstunden ablehnen, da sie nicht weisungsgebunden sind. Praktisch werden vom Freiberufler aber Liefertermine gefordert und der Dienstvertrag mitunter gekündigt, wenn sie zu wenige Stunden bringen können, wie im Fall eines Unfalls oder Krankheit. Der Dienstvertrag kann dann einseitig vom Projektgeber aufgelöst- oder es kann Ersatz in Form von Personal vom Freiberufler gefordert werden, sofern dies im Vertrag vereinbart worden ist. Die meisten Freiberufler lassen diesen Paragraphen i.d.R steichen. Freiberufler, die einen Werkvertrag haben, sind in der Zeitgestaltung komplett frei, sie müssen dann aus praktischen Gründen oftmals Überstunden machen, da die Liefertermine verbindlich(er) sind. Diese Überstunden werden logischerweise nicht gezahlt. Daher ist es nötig, bei Werkverträgen, einige Überstunden für Unvorhersehbares einzukalkulieren und trotzdem Termine zu nennen, die gfs. sogar noch Luft für eine eventuelle Krankheit lassen.

=== Scheinselbständige ===
* Scheinselbständige sind angebliche Freiberufler, die gemäß den eingangs erwähnten Kriterien als Angestellte gelten müssten, weil sie z.B. langfristig ausschließlich für einen Auftraggeber tätig sind und sich lediglich den Selbständigenstatus gezielt zugeschrieben haben, um Vorteile zu erwirken. Hier handelt es sich oft um Versuche, die Zwänge des Sozialrechts zu umgehen. Nicht selten sind die Arbeitgeber hier treibende Kraft und beschäftigen Subunternehmer, die letztlich wie Angestellte gefahren werden.

* Scheinselbständig ist nicht, wer unabsichtlich handelt oder unbewusst den Freiberuflerstatus verliert oder im Nachhinein für ein Projekt oder eine Zeitspanne aberkannt bekommt. Er kann nicht wegen Scheinselbständigkeit belangt werden, muss aber u.U. Rentenversicherung nachzahlen, wodurch u.U. mehrere Steuerjahre neu aufgearbeitet werden müssen.

=== Rechtliche Abgrenzung ===

* Die Grenzen zwischen Freiberufler, rentenversicherungspflichtigem Selbständigen und dem Scheinselbständigen sind nicht völlig eindeutig. Die Rechtsprechung ändert sich diesbezüglich permanent, meistens zu Gunsten der Freiberufler. In der jüngsten Vergangenheit wurden verschieden harte Kriterien aufgeweicht, nicht mehr zeitgemäße verworfen und die Grenzen für Dauerbeschäftigungen für nur einen AG bei Fortbestand des Selbständigenstatus ausgeweitet. Genauere Informationen haben Steuerberater und die IHKs.

* Verschiedene Seiten liefern unterschiedliche Ansätze und Interpretationen hinsichtlich der Kriterien. Beispielhaftes Papier zur Abgrenzung eines Selbständigen vom Scheinselbständigen: http://www.mikrocontroller.net/topic/257714#2666969

==Marktsituation für Angestellte und Freiberufler==
=== Marktteilnehmer und Auftraggeber ===
* Zeitarbeitsunternehmen haben Festangestellte, die einen normalen Arbeitsvertrag abgeschlossen haben, welche jedoch Arbeit für den Kunden des Zeitarbeitsunternehmen leisten. Sie werden vom Vertragspartner bezahlt. Vorteil ist für den Arbeitnehmer das Sammeln von Erfahrung in verschiedenen Firmen und Projekten, nachteilig sind oft die geringeren Bezüge und die Ungewissheit. Die Firma ist verpflichtet, für eine konstante Beschäftigung zu sorgen, was sie jedoch oft nicht tut bzw. kann. Durch den Wegfall des konkreten Beschäftigungsgrundes kann somit der Arbeitsvertrag ohne Zahlung von Abfindungen direkt aufgelöst werden.

* Personalvermittler sind Unternehmen oder Einzelpersonen, die Freiberufler in Projekte oder Arbeitnehmer in Festpositionen vermitteln. Ihre Tätigkeit beginnt mit der Ausschreibung des Projekts oder der Stelle und endet mit der Arbeitsaufnahme des Freiberuflers oder Angestellten im Projekt. Die Vermittler üben selbst keinerlei Projektarbeit aus und sind auch nicht für das Ergebnis verantwortlich. Betreiber von Projektbörsen sind typische Vermittler für Freiberufler.

* Dienstleister sind Firmen, die Projekte im Auftrag für andere Firmen durchführen und dabei eigene Mitarbeiter und auch Freiberufler einsetzen, die dann in entweder von zuhause, den Räumlichkeiten des DL oder auch beim Kunden vorort aktiv werden. Die Tätigkeit der Dienstleister beginnt mit der Ausschreibung und endet erst mit dem vollständigen Abschluss des Projektes. Die Dienstleister führen das gesamte Projekt in voller juristischer Verantwortung durch und haben die Verantwortung für die Bereitstellung von Personal und den termingerechten Abschluss desselben. Im Spezialfall tritt der DL nur als eine Art Kapsel für einen zu suchenden Freiberufler auf, indem er das Projekt sucht, formell annimmt und dann selbst als Auftraggeber an einen Freiberufler weiterreicht, der dann als Subunternehmer fungiert. Für den Freiberufler ist diese Zusammenarbeit mit einem indirekten Projektgeber dann vorteilhaft, wenn es sich um einen grossen, solventen Projektgeber und gleichzeitig um einen kleinen, gfs zahlungsschwachen Endkunden handelt, weil in jedem Falle der Projektgeber für die Honorare haftet, auch wenn der Kunde die Zahlung verweigert oder insolvent wird.

=== Angebote an Freiberufler ===

* Angebote sind meistens räumlich, zeitlich und fachlich begrenzt, was das Wesensmerkmal des Projektes als Werkvertrag erfüllt. Sind sie zeitlich unbegrenzt, liegt meistens ein Dienstvertrag vor. Die fachliche Definition bedeutet mithin aber auch, dass Mindestanforderungen in diesen Bereichen erforderlich sind, die beachtet werden müssen. Angebote umfassen im Fall des Werkvertrages immer die Aufgabenbeschreibung des Anbieters sowie einen Zeitplan und Liefertermin. Im Bereich der Dienstverträge besteht ein Arbeitsablauf ähnlich dem, des Angestellten, der sehr zeitorientiert beschäftigt ist, d.h. Ablauf und Termine sind offen(er).

* Eine Bewerbung auf ein Angebot enthält oft eine Skillslist, die den Freiberufler charakterisiert, sodass der Projektanbieter ersehen kann, was der Freiberufler bisher gemacht hat und u.U. auch wo. Z.B. werden in der skill list alle Projekte der letzten 10 Jahre aufgelistet, aber die Namen der Kunden erst ein Jahr nach dem Abschluss des Auftrages hinzugefügt. (Ausnahme: Referenzen). Dabei ist jedoch zu beachten, dass viele Verträge über Vermittler zustande kommen, die nicht daran interessiert sind, die Namen und Adressen von Kunden und Ansprechpartnern zu veröffentlichen. Die Preisgabe dieser Information ist auch in vielen Verträgen ausdrücklich untersagt. Speziell Projektinhalte dürfen oft nicht offengelegt werden, wenn in Sicherheitsbereichen wie Militär oder Staat gearbeitet wurde, oder es sich bei dem Projekt um eine Vorentwicklung handelt, deren Benennung im Markt seitens des Kunden nicht erwünscht ist. Dem Freiberufler sind damit die Möglichkeiten, Referenten zu nennen, stark eingeschränkt.

* Angebote, die unter Verwendung von virtuellen Marktplätzen (zB. Xing) zustande kommen, haben in der Regel eine ausführliche Projektliste des Freiberuflers im Internet erkennbar. Nicht jeder Auftraggeber findet das gut, hier ist Fingerspitzengefühl erforderlich!

* Oft werden vom Auftraggeber vor der Vergabe eines Projektes Referenzen gefordert, um sich über die Qualität und persönliche Eignung des Freiberuflers ein Bild machen zu können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Freiberufler quasi anstelle eines möglichen Angestellten inmitten einer Projektgruppe arbeiten soll. Neben Fragen zu Inhalten der Projekte spielt dabei auch das Verhalten des Projektnehmers eine Rolle. Dazu ist jedoch festzustellen, dass sich das Arbeiten in einem Team und die Rolle als Freiberufler / Selbständiger formell widersprechen! Es ist deshalb darauf zu achten, dass weder der Freiberufler noch der Projektgeber durch Aussagen oder Fragen den Eindruck erwecken, dass eine Einbindung in die Organisationsstruktur des Kunden erfolgen soll oder vorgelegen hat, da dies von Gerichten inzwischen als Anzeichen einer abhängigen Beschäftigung gewertet wird. Vereinzelt sind Firmen bereits diesbezüglich zu nachträglichen Rentenzahlungen verurteilt worden, da Mitarbeiter von ihnen, ehemaligen Freiberuflern Referenzen gegeben- und sogar Zeugnisse ausgestellt haben, in denen Details zu den Projekten und dem Verhalten im Team benannt wurden. Das eine rechtliche Problem besteht also darin, dass arbeitsrechtlich nur ein Teamleiter Aussagen zur Teamfähgikeit und dem persönlichen Auftreten einer Person machen kann und darf, dies aber wiederum gegenüber Freiberuflern nicht äussern kann oder sollte, da es rentenversicherungsrechtlich problematisch werden könnte. Ein weiteres juristisches Problem besteht darin, dass ein Arbeitnehmer generell nicht ohne Weiteres die Arbeitsleistung einer betriebsfremden Person offen werten oder gar Dritten gegenüber kritisieren kann, da er sonst sich und seine Firma in gefährliches Fahrwasser manövriert, weil diese dann von dem geschäftlich am Markt agierenden Freiberufler wegen geschäftsschädigenden Verhaltens verklagt werden kann, selbst, wenn es sich nicht um Wertungen des persönlichen Auftretens, sondern nur um die Einschätzung der Arbeitsqualität handelt. Daher halten Firmen ihre Mitarbeiter vermehrt an, keine offiziellen Aussagen Dritten gegenüber bezüglich der Leistungen und des Verhaltens dienstleistender Firmen oder Freiberuflern in der Firma zu machen, was letztlich dazu führt, dass keine wirklich verwertbaren oder objektiven Referenzen zu erhalten sind. Viele Projektgeber und in der Folge auch die Freiberufler sehen daher inzwischen von der Forderung oder Nennung von Referenzen ab.

=== Vertragserfüllung ===

*Im Falle der Dienstverträge wird in einem Vertrag ein Stundensatz festgelegt, der für die Projektdauer gilt. Um die gearbeiteten Stunden nachzuweisen, müssen diese in geeigneter Form erfasst werden. Die Art der Festlegung und die Person, die den Stundennachweis unterschreibt, sollten ebenfalls im Vertrag festgehalten werden. Unerheblich und sogar kontraprodutiv ist das Festhalten dann, wenn vermieden werden soll, dass offenbar wird, dass es sich um einen scheinbaren Werkvertrag handelt. Bei echten Werkverträgen, wird ein Arbeitsergebnis und etwaiger Liefertermin bestimmt und ein Gesamtpreis festgelegt, der teilweis in Teilbeträgen gezahlt wird. so ist es üblich, eine 10% Anzahlung bei Vertragsschluss zu leisten und zum Vertragsende 90% der Gesamtrechung zu begleichen. 10% hält sich der Auftraggeber zurück, um etwaige Nacharbeiten einfordern zu können. Bei Dienstverträgen endet das Verhältnis mit dem Tage der Beendigung. In beiden Fällen bestehen aber meistens Verpflichtungen für den Projektnehmer, kostenlose Nachbesserungen vorzunehmen, wenn sich Fehler offenbaren. Diese Pflicht ist immer auf eine bestimmte Dauer nach der offiziellen Endabnahme begrenzt, liegt aber in der Praxis zwischen 2 Wochen und bis zu 7 Jahren!

* Am Ende eines Monats oder eines zu vereinbarenden Zeitraums wird eine Rechnung erstellt. Diese unterliegt bei Inlandsrechnungen der gesetzlichen Mehrwertsteuer. Im Vertrag sollten weitere Modalitäten der Rechnungserstellung (zB Reisekosten, Ab/Anfahrt usw) enthalten sein. Im aktuellen Projektgeschäft werden sogenannte all-in Stundensätze verhandelt, in denen alles enthalten ist. Der Freiberufler muss selbst rechnen, wie hoch er den Satz ansetzen muss, um wirtschaftlich sein zu können.

*Im Bereich der IT und des IT-nahen engineering wird vermehrt beobachtet, dass Konzerne eine Stundensatzdeckelung vornehmen, die dazu führt, dass gute Freiberufler mit hochwertiger Ausbildung und viel Erfahrung nicht besetzt werden können, weil der Marktpreis zu hoch ist. Will ein Abteilungs- oder Projektleiter dann dennoch besetzen, so erfolgen imer häufiger Nebenabreden, dass mehr Stunden geschrieben werden, als real erbracht wurden. Der Stundensatzkorrekturfaktor errechnet sich zu: Erfassungszeit = RealeZeit * (Zielstundensatz / Nominalstundensatz). Somit kann ein Projektnehmer z.B. 44h die Woche abrechnen, statt 40h, wenn er statt der gwünschten 66,-/h nur 60,- erhalten darf. Das Problem, dass hierbei entsteht ist einmal, dass die Stundensätze nicht mehr vergleichbar werden und zudem der Auftragsvermittler durch die Scheinstunden mehr verdient, wenn er keinen prozentualen- sondern einen statischen Aufschlag von z.B. 10,- pro Stunde bekommt.

== Vergleich des Einkommens von Angestelltem und Freiberufler ==
Aufgrund unterschiedlicher Leistungen durch den Arbeitgeber / auftraggeber, sowie der Besteuerung unterscheiden sich der Nettoverdienst bei beiden stark von einander:

* Der Angestellte erhält zunächst ein Bruttogehalt, von dem er berufsbedingte Fahrten zum Arbeitplatz, Beiträge zu Berutfsgenossenschaften und Aufwände für Bewerbung und sonstige Sicherstellung der Arbeitskraft, z.B. auch Kuren und eigene Weiterbildung sowie Bücher abziehen kann. Von diesem Gehalt werden die Lohnsteuer und eventuell Kirchensteuer abgezogen, sowie die AN-Anteile der Sozialversicherungen. Daneben bekommt er die AG-Anteile zu den Sozialversicherungen (Krankenkasse, Pflegeversicherung, Rentenversicherung und Arbeitslosenversicherung) vom Arbeitgeber steuerfrei hinzu und er erhält kostenlose Weiterbildungen und Schulungen durch den AG.

* Der Freiberufler führt zunächst von allen Einnahmen ("Erlöse") die vom Auftraggeber eingenommene Umsatzsteuer ab und erhält umgekehrt für Leistungen und erworbene Produkte des geschäftlichen Betriebes die gezahlte Umsatzsteuer zurück. Von diesen Nettoeinnahmen zieht er alle betriebsbedingten Kosten (Büro, Fahrzeug, Arbeitsmittel, Telefon) ab und rechnet umgekehrt virtuelle Privatanteile (besonders für den Geschäftswagen, Telefon etc,) wieder hinzu und errechnet daraus den geschäftlichen Gewinn, wobei er die Privatanteile ebenfalls umsatzversteuern muss. Dieser Gewinn wird dem Freiberufler vollständig als Einkommen gewertet und unterliegt wie beim Angestellten der normalen Einkommensteuer. Werbungskosten wie Bücher, Fahrten zum Projektort kann er nicht abziehen, da er in keinem abhängigen Verhältnis steht. Kosten dieser Art müssen, so möglich, im geschäftlichen Bereich gewinnmindernd verbucht werden. Von diesem Einkommen kann der Freiberufler die Krankenkasse (seit 2010 vollständig) und andere Pauschbeträge steuerlich geltend machen, bevor sich die Summe des zu versteuernden Einkommens berechnet. Aufgrund des komplett steuerfreien AG-Anteils bei der Rentenversicherung steht der Freiberufler hier schlechter, weshalb ihm bei einem bestimmten Gewinn weniger Netto bleibt, als bei einem gleich hohen Bruttogehalt, was bei den Stundensätzen entsprechend berücksichtigt werden muss.

Ein Rechenbeispiel befindet sich hier:
http://www.mikrocontroller.net/topic/225269#2263497

Bei einem Vergleichsgehalt von 65.000 Euro Brutto muss danach im günstigsten Fall (längere Projektdauer, gute Auslastung, wenig Zeitverlust, kaum Fahrten zum Kunden) mindestens ein Stundensatz von 63,- Euro/Stunde erhoben werden. Um dasselbe Vergleichsbrutto mit ungünstigeren Projektbedingungen (100% vorort, längere Fahrten, Unterkunft und kurze Projekte mit mehr Zeitverlust fürs Suchen) müssten über 80 Euro / Stunde verrechnet werden.

Typische Stundensätze im Bereich Engineering und IT liegen bei einer Projektdauer von etwa 6 Monaten zwischen 60,- und 90,- die Stunde, für kürzere Einsätze etwa 10,- darüber. Für Tageseinsätze im Bereich IT liegen die Sätze bei bis zu 200,- Euro/h.

== Vor- und Nachteile des Freiberuflertums ==
=== Vorteile ===
* theoretisch jederzeit freie Entscheidung über Art und Inhalt von Tätigkeiten, freie Zeitgestaltung und freie Ortswahl
* günstigere und umsatzsteuerfreie Beschaffung von Berufsmitteln, Abschreibevorteile bei beruflich genutzten Gegenständen
* volle Absetzbarkeit von Geschäftsausgaben, bei Geschäftswagen soweit beruflich genutzt
* bei der Nutzung des Privat-PKW volle km-Pauschale bei Fahrten von Büro zum Kunden
* volle Verpflegungsmehraufwände ohne Abzüge bei Pauschbeträgen
* Befreiung von der Rentenversicherungspflicht
* Möglichkeit, sich auch bei einem Jahreseinkommen unterhalb der Bemessungsgrenze privat krankenzuversichern

=== Nachteile ===
* Haftung gegenüber dem Auftraggeber, gegenüber dem Gesetz und gegenüber bei geschäftlichen Vorgängen geschädigten Privatpersonen
* stark marktabhängiges, eher unregelmässiges Einkommen
* Aufträge müssen selbst gewonnen werden, keine Bezahlung, wenn keine Arbeit vorhanden
* keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall
* Ersatz von Arbeitszeit bei Projektwegfall
* Notwendigkeit, eigene Betriebsmittel vorzuhalten und zu finanzieren
* da kein Arbeitgeber vorhanden, keine Fahrtkostenerstattung, Verdienstausgleich oder Förderungen
* keine Zuzahlungen zu Sozialabgaben
* Schulungen und Weiterbildung müssen selbst finanziert werden
* erheblich aufwändigere Steuererklärung

=== Anmerkung ===
Ein oft gehörtes Argument ist, der Freiberufler habe diee Möglichkeit, sich privat zu versichern und damit Vorteile gegenüber Arbeitnehmern. Dies ist formell so nicht richtig, da sein Vorteil nur darin liegt, generell die Wahl zu haben, gesetzlich oder privat versichert zu sein, während der Angestellte diese Wahl nur ab einem Verdienst oberhalb der Bemessungsgrenze der KV (zur Zeit ca 48500,-) hat. Auch inhaltlich betrachtet ist das Argument keines, denn Freiberufler, die deutlich weniger, als die BG verdienen, können mit der (einkommensunabhängigen) privaten KV gegenüber der (aufgrund des geringen Einkommens des Freiberufler auch geringen) Beitragshöhe der gesetzlichen KV nicht viel sparen. Umgekehrt bringt bei einem sehr hohen Einkommen der Wahlvorteil auch nur geringen Wert, da die Krankenversicherung auch bei den freiwillig gesetzlich versicherten Selbständigen auf die BG gedeckelt ist.

Dasselbe gilt für die Rentenversicherung: Dem Freiberufler steht es frei, in die gesetzliche RV einzuzahlen und später am allgemeinen Rententopf teilzuhaben oder er kann eine private RV abschließen.

Da sowohl RV als auch KV bei privaten Verträgen unkalkulierbarer sind, können diese besser oder eben auch schlechter ausfallen, als die gesetzliche Absicherung. Der Vorteil, Freirufler zu sein, besteht also darin, die Wahl zu haben, ob man unabhängiger vom Staat sein will und ein gewisses Risiko eingehen möchte oder nicht. Für die Mehrheit der Freiberufler ist in den früheren Jahren das Risiko positiv ausgegangen. Sie haben von den geringen Beiträgen zur RV und KV profitiert. Aktuell scheint die Situation zu kippen: Jüngeren Freiberufler, die noch 20 Jahre oder mehr zu arbeiten haben, scheinen - ein normales Lebensalter von 90J vorausgesetzt - eher Nachteile zu haben.

Der Umstand, dass viele Freiberufler bei den aktuell verschärften Marktbedingungen die Vorsorge vernachlässig haben, bewog die Bundesregierung im Jahre 2012, über einen Rentenversicherungszwang nachzudenken. Diese Überlegung wurde aber schon in 2013 wieder fallengelassen und liegt seither auf Eis.

== Links ==

Vor- und Nachteile des Freiberuflertums:
http://www.gulp.de/kb/org/berufumfeld/neid_was_haben_freiberufler.html

Geplanter Rentenversicherungszwang für Selbständige: http://www.mikrocontroller.net/topic/259161#new

Plattforum für Gründer: www.gruendungszuschuss.de

Beitragsbemessungsgrenzen: http://de.wikipedia.org/wiki/Beitragsbemessungsgrenze

== Literatur ==

* [http://www.amazon.de/Privatrecht-Wolfgang-Kallwass/dp/3800637383/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1295516334&sr=8-1 Privatrecht] von Wolfgang Kallwass, ISBN 978-3800637386; ist eine sehr gute Einführung in das allgemeine Privatrecht, auch für Nichtjuristen verständlich geschrieben.
* [http://www.fliptronics.com/consult.html About Consultancy], Tips für Freiberufler von einem Freiberufler, informativ und witzig, engl.

[[Kategorie:Beruf und Wirtschaft]]

Freiberufler und Angestellte

2014-10-10T12:14:22Z

195.33.171.8: BBG

== Freiberufler oder Angestellter? ==

===Allgemeines und grundsätzliche Unterscheidung ===

* Eine abhängige- oder 'weisungsgebundene' und damit arbeitnehmerische oder arbeitnehmerähnliche Beschäftigung liegt vor, wenn der Dienstnehmer ausschließlich oder überwiegend nach Anweisung des Auftraggebers handelt und auch im Wesentlichen nur für einen Auftraggeber tätig ist. Massgeblich sind hier bei überwiegenden Einkünfte in aufeinander folgenden Steuerjahren und wiederholt auftretende Tätigkeiten, die eine Regelmässigkeit erkennen lassen. Diese Form des Arbeitens wird durch das BGB, das Arbeitsrecht, konkrete Arbeitsverträge -und meistens- auch durch Tarifverträge bestimmt. Als Arbeitnehmer bezeichnet man mithin Personen, die einen solchen Arbeitsvertrag geschlossen haben oder als solche eingestuft werden müssen. Alle anderen sind i.d.R. Freiberufler.

* Bei Freiberuflern handelt es sich um einen Personenkreis, der der Form nach selbständig ist, d.h. auf eigene Rechung und Gefahr arbeitet und seine Leistungen frei am Markt anbietet. Freiberufler sind traditionell Angehörige bestimmter Berufsgruppen, wie Ärzte, Apotheker, Anwälte, Handelsvertreter, Musiker und Ingenieure. Allerdings gibt es bei all diesen Berufsgruppen immer auch Formen der abhängigen Beschäftigung, wie z.B. beim angestellten Arzt im Krankenhaus, dem abhängig beschäftigen Apotheker in einer anderen Apotheke oder einem Pharmaunternehmen, dem angestellten Anwalt in einer Rechtsabteilung eines Industrieunternehmens, der nichtselbständigen Handelsvertreter, der Produkte im Auftrag einer einzigen Firma anbietet, der festangestellte Orchestermusiker und abhängig beschäftigte, nicht beratende Ingenieure. Dem Inhalt nach sind Freiberufler immer Personen, die eine besondere Begabung oder Ausbildung besitzen, die sie in besonderem Mass qualifiziert.

=== Arbeitnehmer ===
* Arbeitsverträge sind vom Gedanken der Fürsorgepflicht gegenüber dem Arbeitnehmer bestimmt, Verträge dieser Art unterliegen auch dem Arbeitsschutzrecht, der Arbeitszeitordnung und anderen Gesetzen. Auch die Teilnahme am Sozialsystem entspringt dem Gedanken der Fürsorge gegenüber dem Arbeitnehmer. Durch die Verpflichtung zur Teilnahme sinkt allerdings der Gestaltungsspielraum des Arbeitnehmers.

* Arbeitnehmer sind vollständig in das Sozialsystem eingebunden und können sich diesem auch nicht entziehen. Neben der Rentenversicherung zahlen sie vor allem in die Arbeitslosenversicherung ein. Lediglich bei der Wahl der Krankenversciherung und der Pflegeversicherung haben sie ab einem gewissen Einkommen auch als Angestellte die Möglichkeit, sich privat zu versichern.

* Arbeitnehmer geniessen eine Reihe von staatlich garantierten Rechten und Vorteilen. So sind sie bis auf wenige Ausnahmefälle nicht juristisch zu belangen, wenn ihnen ein unverschuldeter Fehler unterläuft und es zu Schäden an Personen oder Gegenständen kommt. Hier haftet praktisch immer der Arbeitgeber.

* Arbeitnehmer sind in vielen Fällen verpflichtet, ein gewisses Maß an Überstunden zu leisten, auch wenn diese nicht durch Gleitzeit ausgeglichen werden. Nicht immer werden diese finanziell zusätzlich abgegolten. Dies kann - muss aber nicht - Bestandteil des Vertrages sein, wenn eine festgelegte Menge an Überstunden im Vertrag benannt ist, die mit dem Gehalt abgegolten sind.

=== Freiberufler ===
==== Unterscheidung der Beschäftigungsverhältnis ====
Freiberufler sind Dienstvertragsnehmer oder Werksvertragsnehmer. Dienstverträge sind dabei meistens zeitlich- Werkverträge eher ergebnisorientiert. Es handelt sich bei solchen Werktätigen oft um Spezialisten, deren Wissen nur kurze Zeit oder in Sonderprojekten benötigt wird. Ein Freiberufler braucht in der Regel keinen Meisterbrief, es gibt allerdings Branchen, in denen er vorgeschrieben ist. Ein Freiberufler braucht für seine Tätgikeit keinen Gewerbeschein und gilt auch nicht als gewerbetreibend, es sei denn, er übt zusätzlich noch eine gewerbliche Tätgikeit aus, wie z.B. ein Softwareentwickler, der nicht nur im Auftrag entwickelt, sondern auch selbst Kopien davon vertreibt.

==== Einstufung der geschäftlichen Tätigkeit ====
Der Freiberufler gilt ungeachtet dessen, als geschäftlich tätig. Einen Gewerbeschein benötigt nur die Gewerbetreibende, die geschäftlich tätig sind, die aber nicht den Freiberuflerstatus besitzen. Freiberufler ist, wer einen der typischen Katalogberuf ausübt, sowie nach der Rechtsprechung auch der, der eine den Katalogberufen ähnliche Tätigkeit ausübt. Der Freiberuflerstatus ist streng genommen für jede individuelle Tätigkeit und jedes Projekt neu zu bewerten, was in der Praxis allerdings kaum geschieht, es sei denn, es handelt sich um Grenzfälle oder Streitfälle. In Einzelfääeln kommen Rentenversicherung und Finanzamt bei der Bewertung mitunter zu gegenteiligen Ergebnissen, was dazu führen kann, dass zwar steuerlich scheinbar der Freiberuflerstatus gegeben war, jedoch Rentenversicherungspflicht für ein Projekt entstehen kann.

==== Sozialversicherungspflicht ====
Freiberufler unterliegen nicht dem Zwang zur gesetzlichen Sozialversicherung ((Rentenversicherung und Krankenversicherung). Sie können daher unanhänhig vom Einkommen eigene Versicherungen auf freiwilliger Basis abschließen (sowohl freiwillig gesetzlich, als auch privat). Privat versichern können sich Angestellte dageben nur, wenn er über den gesetzlichen Grenzwerten liegt. (Krankenkasse ca 48k, Rente ca 71k). Die freiwillige gesetzliche Versicherung ist für Freiberufler in der Regel teurer und u.Z. unproduktiv, da weniger Leistungen bei inzwischen gleichen Sätzen gewährt werden. (Die Beitragsgrenzen wurden im Jahre 2009 angepassst). Die privaten Versicherungen sind u.U. günstiger, bergen aber den Nachteil der indirekt an die wirtschaftlichen Erfolge der Versicherungsunternehmen gekoppelten Verträge, was im Alter besonders bei der Krankenkasse sehr nachteilig werden kann, da diese einkommensunabhänig berechnet werden. Diese Überlegungen sollten auf Kranken- Renten- aber auch Unfall-, Rechtsschutz- und Berufsunfähigkeitsversicherung, sowie eine Berufshaftpflichtversicherung angewendet werden. Der Freiberufler benötigt hier im Ggs zum Angestellten mehr Absicherung, vor allem in der Hinsicht, dass er keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall oder eine Rente bei Berufsunfähigkeit erhält.

==== Einkommensverhältnisse ====
Freiberufler haben das oben beschrieben Problem der nichtbezahlten Überstunden dann nicht, wenn sie im Rahmen eines Dienstvertrags alle Zeiten auf die Rechnung schreiben können. Sie können theoretisch Überstunden ablehnen, da sie nicht weisungsgebunden sind. Praktisch werden vom Freiberufler aber Liefertermine gefordert und der Dienstvertrag mitunter gekündigt, wenn sie zu wenige Stunden bringen können, wie im Fall eines Unfalls oder Krankheit. Der Dienstvertrag kann dann einseitig vom Projektgeber aufgelöst- oder es kann Ersatz in Form von Personal vom Freiberufler gefordert werden, sofern dies im Vertrag vereinbart worden ist. Die meisten Freiberufler lassen diesen Paragraphen i.d.R steichen. Freiberufler, die einen Werkvertrag haben, sind in der Zeitgestaltung komplett frei, sie müssen dann aus praktischen Gründen oftmals Überstunden machen, da die Liefertermine verbindlich(er) sind. Diese Überstunden werden logischerweise nicht gezahlt. Daher ist es nötig, bei Werkverträgen, einige Überstunden für Unvorhersehbares einzukalkulieren und trotzdem Termine zu nennen, die gfs. sogar noch Luft für eine eventuelle Krankheit lassen.

=== Scheinselbständige ===
* Scheinselbständige sind angebliche Freiberufler, die gemäß den eingangs erwähnten Kriterien als Angestellte gelten müssten, weil sie z.B. langfristig ausschließlich für einen Auftraggeber tätig sind und sich lediglich den Selbständigenstatus gezielt zugeschrieben haben, um Vorteile zu erwirken. Hier handelt es sich oft um Versuche, die Zwänge des Sozialrechts zu umgehen. Nicht selten sind die Arbeitgeber hier treibende Kraft und beschäftigen Subunternehmer, die letztlich wie Angestellte gefahren werden.

* Scheinselbständig ist nicht, wer unabsichtlich handelt oder unbewusst den Freiberuflerstatus verliert oder im Nachhinein für ein Projekt oder eine Zeitspanne aberkannt bekommt. Er kann nicht wegen Scheinselbständigkeit belangt werden, muss aber u.U. Rentenversicherung nachzahlen, wodurch u.U. mehrere Steuerjahre neu aufgearbeitet werden müssen.

=== Rechtliche Abgrenzung ===

* Die Grenzen zwischen Freiberufler, rentenversicherungspflichtigem Selbständigen und dem Scheinselbständigen sind nicht völlig eindeutig. Die Rechtsprechung ändert sich diesbezüglich permanent, meistens zu Gunsten der Freiberufler. In der jüngsten Vergangenheit wurden verschieden harte Kriterien aufgeweicht, nicht mehr zeitgemäße verworfen und die Grenzen für Dauerbeschäftigungen für nur einen AG bei Fortbestand des Selbständigenstatus ausgeweitet. Genauere Informationen haben Steuerberater und die IHKs.

* Verschiedene Seiten liefern unterschiedliche Ansätze und Interpretationen hinsichtlich der Kriterien. Beispielhaftes Papier zur Abgrenzung eines Selbständigen vom Scheinselbständigen: http://www.mikrocontroller.net/topic/257714#2666969

==Marktsituation für Angestellte und Freiberufler==
=== Marktteilnehmer und Auftraggeber ===
* Zeitarbeitsunternehmen haben Festangestellte, die einen normalen Arbeitsvertrag abgeschlossen haben, welche jedoch Arbeit für den Kunden des Zeitarbeitsunternehmen leisten. Sie werden vom Vertragspartner bezahlt. Vorteil ist für den Arbeitnehmer das Sammeln von Erfahrung in verschiedenen Firmen und Projekten, nachteilig sind oft die geringeren Bezüge und die Ungewissheit. Die Firma ist verpflichtet, für eine konstante Beschäftigung zu sorgen, was sie jedoch oft nicht tut bzw. kann. Durch den Wegfall des konkreten Beschäftigungsgrundes kann somit der Arbeitsvertrag ohne Zahlung von Abfindungen direkt aufgelöst werden.

* Personalvermittler sind Unternehmen oder Einzelpersonen, die Freiberufler in Projekte oder Arbeitnehmer in Festpositionen vermitteln. Ihre Tätigkeit beginnt mit der Ausschreibung des Projekts oder der Stelle und endet mit der Arbeitsaufnahme des Freiberuflers oder Angestellten im Projekt. Die Vermittler üben selbst keinerlei Projektarbeit aus und sind auch nicht für das Ergebnis verantwortlich. Betreiber von Projektbörsen sind typische Vermittler für Freiberufler.

* Dienstleister sind Firmen, die Projekte im Auftrag für andere Firmen durchführen und dabei eigene Mitarbeiter und auch Freiberufler einsetzen, die dann in entweder von zuhause, den Räumlichkeiten des DL oder auch beim Kunden vorort aktiv werden. Die Tätigkeit der Dienstleister beginnt mit der Ausschreibung und endet erst mit dem vollständigen Abschluss des Projektes. Die Dienstleister führen das gesamte Projekt in voller juristischer Verantwortung durch und haben die Verantwortung für die Bereitstellung von Personal und den termingerechten Abschluss desselben. Im Spezialfall tritt der DL nur als eine Art Kapsel für einen zu suchenden Freiberufler auf, indem er das Projekt sucht, formell annimmt und dann selbst als Auftraggeber an einen Freiberufler weiterreicht, der dann als Subunternehmer fungiert. Für den Freiberufler ist diese Zusammenarbeit mit einem indirekten Projektgeber dann vorteilhaft, wenn es sich um einen grossen, solventen Projektgeber und gleichzeitig um einen kleinen, gfs zahlungsschwachen Endkunden handelt, weil in jedem Falle der Projektgeber für die Honorare haftet, auch wenn der Kunde die Zahlung verweigert oder insolvent wird.

=== Angebote an Freiberufler ===

* Angebote sind meistens räumlich, zeitlich und fachlich begrenzt, was das Wesensmerkmal des Projektes als Werkvertrag erfüllt. Sind sie zeitlich unbegrenzt, liegt meistens ein Dienstvertrag vor. Die fachliche Definition bedeutet mithin aber auch, dass Mindestanforderungen in diesen Bereichen erforderlich sind, die beachtet werden müssen. Angebote umfassen im Fall des Werkvertrages immer die Aufgabenbeschreibung des Anbieters sowie einen Zeitplan und Liefertermin. Im Bereich der Dienstverträge besteht ein Arbeitsablauf ähnlich dem, des Angestellten, der sehr zeitorientiert beschäftigt ist, d.h. Ablauf und Termine sind offen(er).

* Eine Bewerbung auf ein Angebot enthält oft eine Skillslist, die den Freiberufler charakterisiert, sodass der Projektanbieter ersehen kann, was der Freiberufler bisher gemacht hat und u.U. auch wo. Z.B. werden in der skill list alle Projekte der letzten 10 Jahre aufgelistet, aber die Namen der Kunden erst ein Jahr nach dem Abschluss des Auftrages hinzugefügt. (Ausnahme: Referenzen). Dabei ist jedoch zu beachten, dass viele Verträge über Vermittler zustande kommen, die nicht daran interessiert sind, die Namen und Adressen von Kunden und Ansprechpartnern zu veröffentlichen. Die Preisgabe dieser Information ist auch in vielen Verträgen ausdrücklich untersagt. Speziell Projektinhalte dürfen oft nicht offengelegt werden, wenn in Sicherheitsbereichen wie Militär oder Staat gearbeitet wurde, oder es sich bei dem Projekt um eine Vorentwicklung handelt, deren Benennung im Markt seitens des Kunden nicht erwünscht ist. Dem Freiberufler sind damit die Möglichkeiten, Referenten zu nennen, stark eingeschränkt.

* Angebote, die unter Verwendung von virtuellen Marktplätzen (zB. Xing) zustande kommen, haben in der Regel eine ausführliche Projektliste des Freiberuflers im Internet erkennbar. Nicht jeder Auftraggeber findet das gut, hier ist Fingerspitzengefühl erforderlich!

* Oft werden vom Auftraggeber vor der Vergabe eines Projektes Referenzen gefordert, um sich über die Qualität und persönliche Eignung des Freiberuflers ein Bild machen zu können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Freiberufler quasi anstelle eines möglichen Angestellten inmitten einer Projektgruppe arbeiten soll. Neben Fragen zu Inhalten der Projekte spielt dabei auch das Verhalten des Projektnehmers eine Rolle. Dazu ist jedoch festzustellen, dass sich das Arbeiten in einem Team und die Rolle als Freiberufler / Selbständiger formell widersprechen! Es ist deshalb darauf zu achten, dass weder der Freiberufler noch der Projektgeber durch Aussagen oder Fragen den Eindruck erwecken, dass eine Einbindung in die Organisationsstruktur des Kunden erfolgen soll oder vorgelegen hat, da dies von Gerichten inzwischen als Anzeichen einer abhängigen Beschäftigung gewertet wird. Vereinzelt sind Firmen bereits diesbezüglich zu nachträglichen Rentenzahlungen verurteilt worden, da Mitarbeiter von ihnen, ehemaligen Freiberuflern Referenzen gegeben- und sogar Zeugnisse ausgestellt haben, in denen Details zu den Projekten und dem Verhalten im Team benannt wurden. Das eine rechtliche Problem besteht also darin, dass arbeitsrechtlich nur ein Teamleiter Aussagen zur Teamfähgikeit und dem persönlichen Auftreten einer Person machen kann und darf, dies aber wiederum gegenüber Freiberuflern nicht äussern kann oder sollte, da es rentenversicherungsrechtlich problematisch werden könnte. Ein weiteres juristisches Problem besteht darin, dass ein Arbeitnehmer generell nicht ohne Weiteres die Arbeitsleistung einer betriebsfremden Person offen werten oder gar Dritten gegenüber kritisieren kann, da er sonst sich und seine Firma in gefährliches Fahrwasser manövriert, weil diese dann von dem geschäftlich am Markt agierenden Freiberufler wegen geschäftsschädigenden Verhaltens verklagt werden kann, selbst, wenn es sich nicht um Wertungen des persönlichen Auftretens, sondern nur um die Einschätzung der Arbeitsqualität handelt. Daher halten Firmen ihre Mitarbeiter vermehrt an, keine offiziellen Aussagen Dritten gegenüber bezüglich der Leistungen und des Verhaltens dienstleistender Firmen oder Freiberuflern in der Firma zu machen, was letztlich dazu führt, dass keine wirklich verwertbaren oder objektiven Referenzen zu erhalten sind. Viele Projektgeber und in der Folge auch die Freiberufler sehen daher inzwischen von der Forderung oder Nennung von Referenzen ab.

=== Vertragserfüllung ===

*Im Falle der Dienstverträge wird in einem Vertrag ein Stundensatz festgelegt, der für die Projektdauer gilt. Um die gearbeiteten Stunden nachzuweisen, müssen diese in geeigneter Form erfasst werden. Die Art der Festlegung und die Person, die den Stundennachweis unterschreibt, sollten ebenfalls im Vertrag festgehalten werden. Unerheblich und sogar kontraprodutiv ist das Festhalten dann, wenn vermieden werden soll, dass offenbar wird, dass es sich um einen scheinbaren Werkvertrag handelt. Bei echten Werkverträgen, wird ein Arbeitsergebnis und etwaiger Liefertermin bestimmt und ein Gesamtpreis festgelegt, der teilweis in Teilbeträgen gezahlt wird. so ist es üblich, eine 10% Anzahlung bei Vertragsschluss zu leisten und zum Vertragsende 90% der Gesamtrechung zu begleichen. 10% hält sich der Auftraggeber zurück, um etwaige Nacharbeiten einfordern zu können. Bei Dienstverträgen endet das Verhältnis mit dem Tage der Beendigung. In beiden Fällen bestehen aber meistens Verpflichtungen für den Projektnehmer, kostenlose Nachbesserungen vorzunehmen, wenn sich Fehler offenbaren. Diese Pflicht ist immer auf eine bestimmte Dauer nach der offiziellen Endabnahme begrenzt, liegt aber in der Praxis zwischen 2 Wochen und bis zu 7 Jahren!

* Am Ende eines Monats oder eines zu vereinbarenden Zeitraums wird eine Rechnung erstellt. Diese unterliegt bei Inlandsrechnungen der gesetzlichen Mehrwertsteuer. Im Vertrag sollten weitere Modalitäten der Rechnungserstellung (zB Reisekosten, Ab/Anfahrt usw) enthalten sein. Im aktuellen Projektgeschäft werden sogenannte all-in Stundensätze verhandelt, in denen alles enthalten ist. Der Freiberufler muss selbst rechnen, wie hoch er den Satz ansetzen muss, um wirtschaftlich sein zu können.

*Im Bereich der IT und des IT-nahen engineering wird vermehrt beobachtet, dass Konzerne eine Stundensatzdeckelung vornehmen, die dazu führt, dass gute Freiberufler mit hochwertiger Ausbildung und viel Erfahrung nicht besetzt werden können, weil der Marktpreis zu hoch ist. Will ein Abteilungs- oder Projektleiter dann dennoch besetzen, so erfolgen imer häufiger Nebenabreden, dass mehr Stunden geschrieben werden, als real erbracht wurden. Der Stundensatzkorrekturfaktor errechnet sich zu: Erfassungszeit = RealeZeit * (Zielstundensatz / Nominalstundensatz). Somit kann ein Projektnehmer z.B. 44h die Woche abrechnen, statt 40h, wenn er statt der gwünschten 66,-/h nur 60,- erhalten darf. Das Problem, dass hierbei entsteht ist einmal, dass die Stundensätze nicht mehr vergleichbar werden und zudem der Auftragsvermittler durch die Scheinstunden mehr verdient, wenn er keinen prozentualen- sondern einen statischen Aufschlag von z.B. 10,- pro Stunde bekommt.

== Vergleich des Einkommens von Angestelltem und Freiberufler ==
Aufgrund unterschiedlicher Leistungen durch den Arbeitgeber / auftraggeber, sowie der Besteuerung unterscheiden sich der Nettoverdienst bei beiden stark von einander:

* Der Angestellte erhält zunächst ein Bruttogehalt, von dem er berufsbedingte Fahrten zum Arbeitplatz, Beiträge zu Berutfsgenossenschaften und Aufwände für Bewerbung und sonstige Sicherstellung der Arbeitskraft, z.B. auch Kuren und eigene Weiterbildung sowie Bücher abziehen kann. Von diesem Gehalt werden die Lohnsteuer und eventuell Kirchensteuer abgezogen, sowie die AN-Anteile der Sozialversicherungen. Daneben bekommt er die AG-Anteile zu den Sozialversicherungen (Krankenkasse, Pflegeversicherung, Rentenversicherung und Arbeitslosenversicherung) vom Arbeitgeber steuerfrei hinzu und er erhält kostenlose Weiterbildungen und Schulungen durch den AG.

* Der Freiberufler führt zunächst von allen Einnahmen ("Erlöse") die vom Auftraggeber eingenommene Umsatzsteuer ab und erhält umgekehrt für Leistungen und erworbene Produkte des geschäftlichen Betriebes die gezahlte Umsatzsteuer zurück. Von diesen Nettoeinnahmen zieht er alle betriebsbedingten Kosten (Büro, Fahrzeug, Arbeitsmittel, Telefon) ab und rechnet umgekehrt virtuelle Privatanteile (besonders für den Geschäftswagen, Telefon etc,) wieder hinzu und errechnet daraus den geschäftlichen Gewinn, wobei er die Privatanteile ebenfalls umsatzversteuern muss. Dieser Gewinn wird dem Freiberufler vollständig als Einkommen gewertet und unterliegt wie beim Angestellten der normalen Einkommensteuer. Werbungskosten wie Bücher, Fahrten zum Projektort kann er nicht abziehen, da er in keinem abhängigen Verhältnis steht. Kosten dieser Art müssen, so möglich, im geschäftlichen Bereich gewinnmindernd verbucht werden. Von diesem Einkommen kann der Freiberufler die Krankenkasse (seit 2010 vollständig) und andere Pauschbeträge steuerlich geltend machen, bevor sich die Summe des zu versteuernden Einkommens berechnet. Aufgrund des komplett steuerfreien AG-Anteils bei der Rentenversicherung steht der Freiberufler hier schlechter, weshalb ihm bei einem bestimmten Gewinn weniger Netto bleibt, als bei einem gleich hohen Bruttogehalt, was bei den Stundensätzen entsprechend berücksichtigt werden muss.

Ein Rechenbeispiel befindet sich hier:
http://www.mikrocontroller.net/topic/225269#2263497

Bei einem Vergleichsgehalt von 65.000 Euro Brutto muss danach im günstigsten Fall (längere Projektdauer, gute Auslastung, wenig Zeitverlust, kaum Fahrten zum Kunden) mindestens ein Stundensatz von 63,- Euro/Stunde erhoben werden. Um dasselbe Vergleichsbrutto mit ungünstigeren Projektbedingungen (100% vorort, längere Fahrten, Unterkunft und kurze Projekte mit mehr Zeitverlust fürs Suchen) müssten über 80 Euro / Stunde verrechnet werden.

Typische Stundensätze im Bereich Engineering und IT liegen bei einer Projektdauer von etwa 6 Monaten zwischen 60,- und 90,- die Stunde, für kürzere Einsätze etwa 10,- darüber. Für Tageseinsätze im Bereich IT liegen die Sätze bei bis zu 200,- Euro/h.

== Vor- und Nachteile des Freiberuflertums ==
=== Vorteile ===
* theoretisch jederzeit freie Entscheidung über Art und Inhalt von Tätigkeiten, freie Zeitgestaltung und freie Ortswahl
* günstigere und umsatzsteuerfreie Beschaffung von Berufsmitteln, Abschreibevorteile bei beruflich genutzten Gegenständen
* volle Absetzbarkeit von Geschäftsausgaben, bei Geschäftswagen soweit beruflich genutzt
* bei der Nutzung des Privat-PKW volle km-Pauschale bei Fahrten von Büro zum Kunden
* volle Verpflegungsmehraufwände ohne Abzüge bei Pauschbeträgen
* Befreiung von der Rentenversicherungspflicht
* Möglichkeit, sich auch bei einem Jahreseinkommen unterhalb der Bemessungsgrenze privat krankenzuversichern

=== Nachteile ===
* Haftung gegenüber dem Auftraggeber, gegenüber dem Gesetz und gegenüber bei geschäftlichen Vorgängen geschädigten Privatpersonen
* stark marktabhängiges, eher unregelmässiges Einkommen
* Aufträge müssen selbst gewonnen werden, keine Bezahlung, wenn keine Arbeit vorhanden
* keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall
* Ersatz von Arbeitszeit bei Projektwegfall
* Notwendigkeit, eigene Betriebsmittel vorzuhalten und zu finanzieren
* da kein Arbeitgeber vorhanden, keine Fahrtkostenerstattung, Verdienstausgleich oder Förderungen
* keine Zuzahlungen zu Sozialabgaben
* Schulungen und Weiterbildung müssen selbst finanziert werden
* erheblich aufwändigere Steuererklärung

=== Anmerkung ===
Ein oft gehörtes Argument ist, der Freiberufler habe diee Möglichkeit, sich privat zu versichern und damit Vorteile gegenüber Arbeitnehmern. Dies ist formell so nicht richtig, da sein Vorteil nur darin liegt, generell die Wahl zu haben, gesetzlich oder privat versichert zu sein, während der Angestellte diese Wahl nur ab einem Verdienst oberhalb der Bemessungsgrenze der KV (zur Zeit ca 48500,-) hat. Auch inhaltlich betrachtet ist das Argument keines, denn Freiberufler, die deutlich weniger, als die BG verdienen, können mit der (einkommensunabhängigen) privaten KV gegenüber der (aufgrund des geringen Einkommens des Freiberufler auch geringen) Beitragshöhe der gesetzlichen KV nicht viel sparen. Umgekehrt bringt bei einem sehr hohen Einkommen der Wahlvorteil auch nur geringen Wert, da die Krankenversicherung auch bei den freiwillig gesetzlich versicherten Selbständigen auf die BG gedeckelt ist.

Dasselbe gilt für die Rentenversicherung: Dem Freiberufler steht es frei, in die gesetzliche RV einzuzahlen und später am allgemeinen Rententopf teilzuhaben oder er kann eine private RV abschließen.

Da sowohl RV als auch KV bei privaten Verträgen unkalkulierbarer sind, können diese besser oder eben auch schlechter ausfallen, als die gesetzliche Absicherung. Der Vorteil, Freirufler zu sein, besteht also darin, die Wahl zu haben, ob man unabhängiger vom Staat sein will und ein gewisses Risiko eingehen möchte oder nicht. Für die Mehrheit der Freiberufler ist in den früheren Jahren das Risiko positiv ausgegangen. Sie haben von den geringen Beiträgen zur RV und KV profitiert. Aktuell scheint die Situation zu kippen: Jüngeren Freiberufler, die noch 20 Jahre oder mehr zu arbeiten haben, scheinen - ein normales Lebensalter von 90J vorausgesetzt - eher Nachteile zu haben.

Der Umstand, dass viele Freiberufler bei den aktuell verschärften Marktbedingungen die Vorsorge vernachlässig haben, bewog die Bundesregierung im Jahre 2012, über einen Rentenversicherungszwang nachzudenken. Diese Überlegung wurde aber schon in 2013 wieder fallengelassen und liegt seither auf Eis.

== Links ==

Vor- und Nachteile des Freiberuflertums:
http://www.gulp.de/kb/org/berufumfeld/neid_was_haben_freiberufler.html

Geplanter Rentenversicherungszwang für Selbständige: http://www.mikrocontroller.net/topic/259161#new

Plattforum für Gründer: www.gruendungszuschuss.de

Beitragsbemessungsgrenzen: http://de.wikipedia.org/wiki/Beitragsbemessungsgrenze

== Literatur ==

* [http://www.amazon.de/Privatrecht-Wolfgang-Kallwass/dp/3800637383/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1295516334&sr=8-1 Privatrecht] von Wolfgang Kallwass, ISBN 978-3800637386; ist eine sehr gute Einführung in das allgemeine Privatrecht, auch für Nichtjuristen verständlich geschrieben.
* [http://www.fliptronics.com/consult.html About Consultancy], Tips für Freiberufler von einem Freiberufler, informativ und witzig, engl.

[[Kategorie:Beruf und Wirtschaft]]

Freiberufler und Angestellte

2014-10-10T12:12:32Z

195.33.171.8: /* Anmerkung */

== Freiberufler oder Angestellter? ==

===Allgemeines und grundsätzliche Unterscheidung ===

* Eine abhängige- oder 'weisungsgebundene' und damit arbeitnehmerische oder arbeitnehmerähnliche Beschäftigung liegt vor, wenn der Dienstnehmer ausschließlich oder überwiegend nach Anweisung des Auftraggebers handelt und auch im Wesentlichen nur für einen Auftraggeber tätig ist. Massgeblich sind hier bei überwiegenden Einkünfte in aufeinander folgenden Steuerjahren und wiederholt auftretende Tätigkeiten, die eine Regelmässigkeit erkennen lassen. Diese Form des Arbeitens wird durch das BGB, das Arbeitsrecht, konkrete Arbeitsverträge -und meistens- auch durch Tarifverträge bestimmt. Als Arbeitnehmer bezeichnet man mithin Personen, die einen solchen Arbeitsvertrag geschlossen haben oder als solche eingestuft werden müssen. Alle anderen sind i.d.R. Freiberufler.

* Bei Freiberuflern handelt es sich um einen Personenkreis, der der Form nach selbständig ist, d.h. auf eigene Rechung und Gefahr arbeitet und seine Leistungen frei am Markt anbietet. Freiberufler sind traditionell Angehörige bestimmter Berufsgruppen, wie Ärzte, Apotheker, Anwälte, Handelsvertreter, Musiker und Ingenieure. Allerdings gibt es bei all diesen Berufsgruppen immer auch Formen der abhängigen Beschäftigung, wie z.B. beim angestellten Arzt im Krankenhaus, dem abhängig beschäftigen Apotheker in einer anderen Apotheke oder einem Pharmaunternehmen, dem angestellten Anwalt in einer Rechtsabteilung eines Industrieunternehmens, der nichtselbständigen Handelsvertreter, der Produkte im Auftrag einer einzigen Firma anbietet, der festangestellte Orchestermusiker und abhängig beschäftigte, nicht beratende Ingenieure. Dem Inhalt nach sind Freiberufler immer Personen, die eine besondere Begabung oder Ausbildung besitzen, die sie in besonderem Mass qualifiziert.

=== Arbeitnehmer ===
* Arbeitsverträge sind vom Gedanken der Fürsorgepflicht gegenüber dem Arbeitnehmer bestimmt, Verträge dieser Art unterliegen auch dem Arbeitsschutzrecht, der Arbeitszeitordnung und anderen Gesetzen. Auch die Teilnahme am Sozialsystem entspringt dem Gedanken der Fürsorge gegenüber dem Arbeitnehmer. Durch die Verpflichtung zur Teilnahme sinkt allerdings der Gestaltungsspielraum des Arbeitnehmers.

* Arbeitnehmer sind vollständig in das Sozialsystem eingebunden und können sich diesem auch nicht entziehen. Neben der Rentenversicherung zahlen sie vor allem in die Arbeitslosenversicherung ein. Lediglich bei der Wahl der Krankenversciherung und der Pflegeversicherung haben sie ab einem gewissen Einkommen auch als Angestellte die Möglichkeit, sich privat zu versichern.

* Arbeitnehmer geniessen eine Reihe von staatlich garantierten Rechten und Vorteilen. So sind sie bis auf wenige Ausnahmefälle nicht juristisch zu belangen, wenn ihnen ein unverschuldeter Fehler unterläuft und es zu Schäden an Personen oder Gegenständen kommt. Hier haftet praktisch immer der Arbeitgeber.

* Arbeitnehmer sind in vielen Fällen verpflichtet, ein gewisses Maß an Überstunden zu leisten, auch wenn diese nicht durch Gleitzeit ausgeglichen werden. Nicht immer werden diese finanziell zusätzlich abgegolten. Dies kann - muss aber nicht - Bestandteil des Vertrages sein, wenn eine festgelegte Menge an Überstunden im Vertrag benannt ist, die mit dem Gehalt abgegolten sind.

=== Freiberufler ===
==== Unterscheidung der Beschäftigungsverhältnis ====
Freiberufler sind Dienstvertragsnehmer oder Werksvertragsnehmer. Dienstverträge sind dabei meistens zeitlich- Werkverträge eher ergebnisorientiert. Es handelt sich bei solchen Werktätigen oft um Spezialisten, deren Wissen nur kurze Zeit oder in Sonderprojekten benötigt wird. Ein Freiberufler braucht in der Regel keinen Meisterbrief, es gibt allerdings Branchen, in denen er vorgeschrieben ist. Ein Freiberufler braucht für seine Tätgikeit keinen Gewerbeschein und gilt auch nicht als gewerbetreibend, es sei denn, er übt zusätzlich noch eine gewerbliche Tätgikeit aus, wie z.B. ein Softwareentwickler, der nicht nur im Auftrag entwickelt, sondern auch selbst Kopien davon vertreibt.

==== Einstufung der geschäftlichen Tätigkeit ====
Der Freiberufler gilt ungeachtet dessen, als geschäftlich tätig. Einen Gewerbeschein benötigt nur die Gewerbetreibende, die geschäftlich tätig sind, die aber nicht den Freiberuflerstatus besitzen. Freiberufler ist, wer einen der typischen Katalogberuf ausübt, sowie nach der Rechtsprechung auch der, der eine den Katalogberufen ähnliche Tätigkeit ausübt. Der Freiberuflerstatus ist streng genommen für jede individuelle Tätigkeit und jedes Projekt neu zu bewerten, was in der Praxis allerdings kaum geschieht, es sei denn, es handelt sich um Grenzfälle oder Streitfälle. In Einzelfääeln kommen Rentenversicherung und Finanzamt bei der Bewertung mitunter zu gegenteiligen Ergebnissen, was dazu führen kann, dass zwar steuerlich scheinbar der Freiberuflerstatus gegeben war, jedoch Rentenversicherungspflicht für ein Projekt entstehen kann.

==== Sozialversicherungspflicht ====
Freiberufler unterliegen nicht dem Zwang zur gesetzlichen Sozialversicherung ((Rentenversicherung und Krankenversicherung). Sie können daher unanhänhig vom Einkommen eigene Versicherungen auf freiwilliger Basis abschließen (sowohl freiwillig gesetzlich, als auch privat). Privat versichern können sich Angestellte dageben nur, wenn er über den gesetzlichen Grenzwerten liegt. (Krankenkasse ca 48k, Rente ca 71k). Die freiwillige gesetzliche Versicherung ist für Freiberufler in der Regel teurer und u.Z. unproduktiv, da weniger Leistungen bei inzwischen gleichen Sätzen gewährt werden. (Die Beitragsgrenzen wurden im Jahre 2009 angepassst). Die privaten Versicherungen sind u.U. günstiger, bergen aber den Nachteil der indirekt an die wirtschaftlichen Erfolge der Versicherungsunternehmen gekoppelten Verträge, was im Alter besonders bei der Krankenkasse sehr nachteilig werden kann, da diese einkommensunabhänig berechnet werden. Diese Überlegungen sollten auf Kranken- Renten- aber auch Unfall-, Rechtsschutz- und Berufsunfähigkeitsversicherung, sowie eine Berufshaftpflichtversicherung angewendet werden. Der Freiberufler benötigt hier im Ggs zum Angestellten mehr Absicherung, vor allem in der Hinsicht, dass er keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall oder eine Rente bei Berufsunfähigkeit erhält.

==== Einkommensverhältnisse ====
Freiberufler haben das oben beschrieben Problem der nichtbezahlten Überstunden dann nicht, wenn sie im Rahmen eines Dienstvertrags alle Zeiten auf die Rechnung schreiben können. Sie können theoretisch Überstunden ablehnen, da sie nicht weisungsgebunden sind. Praktisch werden vom Freiberufler aber Liefertermine gefordert und der Dienstvertrag mitunter gekündigt, wenn sie zu wenige Stunden bringen können, wie im Fall eines Unfalls oder Krankheit. Der Dienstvertrag kann dann einseitig vom Projektgeber aufgelöst- oder es kann Ersatz in Form von Personal vom Freiberufler gefordert werden, sofern dies im Vertrag vereinbart worden ist. Die meisten Freiberufler lassen diesen Paragraphen i.d.R steichen. Freiberufler, die einen Werkvertrag haben, sind in der Zeitgestaltung komplett frei, sie müssen dann aus praktischen Gründen oftmals Überstunden machen, da die Liefertermine verbindlich(er) sind. Diese Überstunden werden logischerweise nicht gezahlt. Daher ist es nötig, bei Werkverträgen, einige Überstunden für Unvorhersehbares einzukalkulieren und trotzdem Termine zu nennen, die gfs. sogar noch Luft für eine eventuelle Krankheit lassen.

=== Scheinselbständige ===
* Scheinselbständige sind angebliche Freiberufler, die gemäß den eingangs erwähnten Kriterien als Angestellte gelten müssten, weil sie z.B. langfristig ausschließlich für einen Auftraggeber tätig sind und sich lediglich den Selbständigenstatus gezielt zugeschrieben haben, um Vorteile zu erwirken. Hier handelt es sich oft um Versuche, die Zwänge des Sozialrechts zu umgehen. Nicht selten sind die Arbeitgeber hier treibende Kraft und beschäftigen Subunternehmer, die letztlich wie Angestellte gefahren werden.

* Scheinselbständig ist nicht, wer unabsichtlich handelt oder unbewusst den Freiberuflerstatus verliert oder im Nachhinein für ein Projekt oder eine Zeitspanne aberkannt bekommt. Er kann nicht wegen Scheinselbständigkeit belangt werden, muss aber u.U. Rentenversicherung nachzahlen, wodurch u.U. mehrere Steuerjahre neu aufgearbeitet werden müssen.

=== Rechtliche Abgrenzung ===

* Die Grenzen zwischen Freiberufler, rentenversicherungspflichtigem Selbständigen und dem Scheinselbständigen sind nicht völlig eindeutig. Die Rechtsprechung ändert sich diesbezüglich permanent, meistens zu Gunsten der Freiberufler. In der jüngsten Vergangenheit wurden verschieden harte Kriterien aufgeweicht, nicht mehr zeitgemäße verworfen und die Grenzen für Dauerbeschäftigungen für nur einen AG bei Fortbestand des Selbständigenstatus ausgeweitet. Genauere Informationen haben Steuerberater und die IHKs.

* Verschiedene Seiten liefern unterschiedliche Ansätze und Interpretationen hinsichtlich der Kriterien. Beispielhaftes Papier zur Abgrenzung eines Selbständigen vom Scheinselbständigen: http://www.mikrocontroller.net/topic/257714#2666969

==Marktsituation für Angestellte und Freiberufler==
=== Marktteilnehmer und Auftraggeber ===
* Zeitarbeitsunternehmen haben Festangestellte, die einen normalen Arbeitsvertrag abgeschlossen haben, welche jedoch Arbeit für den Kunden des Zeitarbeitsunternehmen leisten. Sie werden vom Vertragspartner bezahlt. Vorteil ist für den Arbeitnehmer das Sammeln von Erfahrung in verschiedenen Firmen und Projekten, nachteilig sind oft die geringeren Bezüge und die Ungewissheit. Die Firma ist verpflichtet, für eine konstante Beschäftigung zu sorgen, was sie jedoch oft nicht tut bzw. kann. Durch den Wegfall des konkreten Beschäftigungsgrundes kann somit der Arbeitsvertrag ohne Zahlung von Abfindungen direkt aufgelöst werden.

* Personalvermittler sind Unternehmen oder Einzelpersonen, die Freiberufler in Projekte oder Arbeitnehmer in Festpositionen vermitteln. Ihre Tätigkeit beginnt mit der Ausschreibung des Projekts oder der Stelle und endet mit der Arbeitsaufnahme des Freiberuflers oder Angestellten im Projekt. Die Vermittler üben selbst keinerlei Projektarbeit aus und sind auch nicht für das Ergebnis verantwortlich. Betreiber von Projektbörsen sind typische Vermittler für Freiberufler.

* Dienstleister sind Firmen, die Projekte im Auftrag für andere Firmen durchführen und dabei eigene Mitarbeiter und auch Freiberufler einsetzen, die dann in entweder von zuhause, den Räumlichkeiten des DL oder auch beim Kunden vorort aktiv werden. Die Tätigkeit der Dienstleister beginnt mit der Ausschreibung und endet erst mit dem vollständigen Abschluss des Projektes. Die Dienstleister führen das gesamte Projekt in voller juristischer Verantwortung durch und haben die Verantwortung für die Bereitstellung von Personal und den termingerechten Abschluss desselben. Im Spezialfall tritt der DL nur als eine Art Kapsel für einen zu suchenden Freiberufler auf, indem er das Projekt sucht, formell annimmt und dann selbst als Auftraggeber an einen Freiberufler weiterreicht, der dann als Subunternehmer fungiert. Für den Freiberufler ist diese Zusammenarbeit mit einem indirekten Projektgeber dann vorteilhaft, wenn es sich um einen grossen, solventen Projektgeber und gleichzeitig um einen kleinen, gfs zahlungsschwachen Endkunden handelt, weil in jedem Falle der Projektgeber für die Honorare haftet, auch wenn der Kunde die Zahlung verweigert oder insolvent wird.

=== Angebote an Freiberufler ===

* Angebote sind meistens räumlich, zeitlich und fachlich begrenzt, was das Wesensmerkmal des Projektes als Werkvertrag erfüllt. Sind sie zeitlich unbegrenzt, liegt meistens ein Dienstvertrag vor. Die fachliche Definition bedeutet mithin aber auch, dass Mindestanforderungen in diesen Bereichen erforderlich sind, die beachtet werden müssen. Angebote umfassen im Fall des Werkvertrages immer die Aufgabenbeschreibung des Anbieters sowie einen Zeitplan und Liefertermin. Im Bereich der Dienstverträge besteht ein Arbeitsablauf ähnlich dem, des Angestellten, der sehr zeitorientiert beschäftigt ist, d.h. Ablauf und Termine sind offen(er).

* Eine Bewerbung auf ein Angebot enthält oft eine Skillslist, die den Freiberufler charakterisiert, sodass der Projektanbieter ersehen kann, was der Freiberufler bisher gemacht hat und u.U. auch wo. Z.B. werden in der skill list alle Projekte der letzten 10 Jahre aufgelistet, aber die Namen der Kunden erst ein Jahr nach dem Abschluss des Auftrages hinzugefügt. (Ausnahme: Referenzen). Dabei ist jedoch zu beachten, dass viele Verträge über Vermittler zustande kommen, die nicht daran interessiert sind, die Namen und Adressen von Kunden und Ansprechpartnern zu veröffentlichen. Die Preisgabe dieser Information ist auch in vielen Verträgen ausdrücklich untersagt. Speziell Projektinhalte dürfen oft nicht offengelegt werden, wenn in Sicherheitsbereichen wie Militär oder Staat gearbeitet wurde, oder es sich bei dem Projekt um eine Vorentwicklung handelt, deren Benennung im Markt seitens des Kunden nicht erwünscht ist. Dem Freiberufler sind damit die Möglichkeiten, Referenten zu nennen, stark eingeschränkt.

* Angebote, die unter Verwendung von virtuellen Marktplätzen (zB. Xing) zustande kommen, haben in der Regel eine ausführliche Projektliste des Freiberuflers im Internet erkennbar. Nicht jeder Auftraggeber findet das gut, hier ist Fingerspitzengefühl erforderlich!

* Oft werden vom Auftraggeber vor der Vergabe eines Projektes Referenzen gefordert, um sich über die Qualität und persönliche Eignung des Freiberuflers ein Bild machen zu können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Freiberufler quasi anstelle eines möglichen Angestellten inmitten einer Projektgruppe arbeiten soll. Neben Fragen zu Inhalten der Projekte spielt dabei auch das Verhalten des Projektnehmers eine Rolle. Dazu ist jedoch festzustellen, dass sich das Arbeiten in einem Team und die Rolle als Freiberufler / Selbständiger formell widersprechen! Es ist deshalb darauf zu achten, dass weder der Freiberufler noch der Projektgeber durch Aussagen oder Fragen den Eindruck erwecken, dass eine Einbindung in die Organisationsstruktur des Kunden erfolgen soll oder vorgelegen hat, da dies von Gerichten inzwischen als Anzeichen einer abhängigen Beschäftigung gewertet wird. Vereinzelt sind Firmen bereits diesbezüglich zu nachträglichen Rentenzahlungen verurteilt worden, da Mitarbeiter von ihnen, ehemaligen Freiberuflern Referenzen gegeben- und sogar Zeugnisse ausgestellt haben, in denen Details zu den Projekten und dem Verhalten im Team benannt wurden. Das eine rechtliche Problem besteht also darin, dass arbeitsrechtlich nur ein Teamleiter Aussagen zur Teamfähgikeit und dem persönlichen Auftreten einer Person machen kann und darf, dies aber wiederum gegenüber Freiberuflern nicht äussern kann oder sollte, da es rentenversicherungsrechtlich problematisch werden könnte. Ein weiteres juristisches Problem besteht darin, dass ein Arbeitnehmer generell nicht ohne Weiteres die Arbeitsleistung einer betriebsfremden Person offen werten oder gar Dritten gegenüber kritisieren kann, da er sonst sich und seine Firma in gefährliches Fahrwasser manövriert, weil diese dann von dem geschäftlich am Markt agierenden Freiberufler wegen geschäftsschädigenden Verhaltens verklagt werden kann, selbst, wenn es sich nicht um Wertungen des persönlichen Auftretens, sondern nur um die Einschätzung der Arbeitsqualität handelt. Daher halten Firmen ihre Mitarbeiter vermehrt an, keine offiziellen Aussagen Dritten gegenüber bezüglich der Leistungen und des Verhaltens dienstleistender Firmen oder Freiberuflern in der Firma zu machen, was letztlich dazu führt, dass keine wirklich verwertbaren oder objektiven Referenzen zu erhalten sind. Viele Projektgeber und in der Folge auch die Freiberufler sehen daher inzwischen von der Forderung oder Nennung von Referenzen ab.

=== Vertragserfüllung ===

*Im Falle der Dienstverträge wird in einem Vertrag ein Stundensatz festgelegt, der für die Projektdauer gilt. Um die gearbeiteten Stunden nachzuweisen, müssen diese in geeigneter Form erfasst werden. Die Art der Festlegung und die Person, die den Stundennachweis unterschreibt, sollten ebenfalls im Vertrag festgehalten werden. Unerheblich und sogar kontraprodutiv ist das Festhalten dann, wenn vermieden werden soll, dass offenbar wird, dass es sich um einen scheinbaren Werkvertrag handelt. Bei echten Werkverträgen, wird ein Arbeitsergebnis und etwaiger Liefertermin bestimmt und ein Gesamtpreis festgelegt, der teilweis in Teilbeträgen gezahlt wird. so ist es üblich, eine 10% Anzahlung bei Vertragsschluss zu leisten und zum Vertragsende 90% der Gesamtrechung zu begleichen. 10% hält sich der Auftraggeber zurück, um etwaige Nacharbeiten einfordern zu können. Bei Dienstverträgen endet das Verhältnis mit dem Tage der Beendigung. In beiden Fällen bestehen aber meistens Verpflichtungen für den Projektnehmer, kostenlose Nachbesserungen vorzunehmen, wenn sich Fehler offenbaren. Diese Pflicht ist immer auf eine bestimmte Dauer nach der offiziellen Endabnahme begrenzt, liegt aber in der Praxis zwischen 2 Wochen und bis zu 7 Jahren!

* Am Ende eines Monats oder eines zu vereinbarenden Zeitraums wird eine Rechnung erstellt. Diese unterliegt bei Inlandsrechnungen der gesetzlichen Mehrwertsteuer. Im Vertrag sollten weitere Modalitäten der Rechnungserstellung (zB Reisekosten, Ab/Anfahrt usw) enthalten sein. Im aktuellen Projektgeschäft werden sogenannte all-in Stundensätze verhandelt, in denen alles enthalten ist. Der Freiberufler muss selbst rechnen, wie hoch er den Satz ansetzen muss, um wirtschaftlich sein zu können.

*Im Bereich der IT und des IT-nahen engineering wird vermehrt beobachtet, dass Konzerne eine Stundensatzdeckelung vornehmen, die dazu führt, dass gute Freiberufler mit hochwertiger Ausbildung und viel Erfahrung nicht besetzt werden können, weil der Marktpreis zu hoch ist. Will ein Abteilungs- oder Projektleiter dann dennoch besetzen, so erfolgen imer häufiger Nebenabreden, dass mehr Stunden geschrieben werden, als real erbracht wurden. Der Stundensatzkorrekturfaktor errechnet sich zu: Erfassungszeit = RealeZeit * (Zielstundensatz / Nominalstundensatz). Somit kann ein Projektnehmer z.B. 44h die Woche abrechnen, statt 40h, wenn er statt der gwünschten 66,-/h nur 60,- erhalten darf. Das Problem, dass hierbei entsteht ist einmal, dass die Stundensätze nicht mehr vergleichbar werden und zudem der Auftragsvermittler durch die Scheinstunden mehr verdient, wenn er keinen prozentualen- sondern einen statischen Aufschlag von z.B. 10,- pro Stunde bekommt.

== Vergleich des Einkommens von Angestelltem und Freiberufler ==
Aufgrund unterschiedlicher Leistungen durch den Arbeitgeber / auftraggeber, sowie der Besteuerung unterscheiden sich der Nettoverdienst bei beiden stark von einander:

* Der Angestellte erhält zunächst ein Bruttogehalt, von dem er berufsbedingte Fahrten zum Arbeitplatz, Beiträge zu Berutfsgenossenschaften und Aufwände für Bewerbung und sonstige Sicherstellung der Arbeitskraft, z.B. auch Kuren und eigene Weiterbildung sowie Bücher abziehen kann. Von diesem Gehalt werden die Lohnsteuer und eventuell Kirchensteuer abgezogen, sowie die AN-Anteile der Sozialversicherungen. Daneben bekommt er die AG-Anteile zu den Sozialversicherungen (Krankenkasse, Pflegeversicherung, Rentenversicherung und Arbeitslosenversicherung) vom Arbeitgeber steuerfrei hinzu und er erhält kostenlose Weiterbildungen und Schulungen durch den AG.

* Der Freiberufler führt zunächst von allen Einnahmen ("Erlöse") die vom Auftraggeber eingenommene Umsatzsteuer ab und erhält umgekehrt für Leistungen und erworbene Produkte des geschäftlichen Betriebes die gezahlte Umsatzsteuer zurück. Von diesen Nettoeinnahmen zieht er alle betriebsbedingten Kosten (Büro, Fahrzeug, Arbeitsmittel, Telefon) ab und rechnet umgekehrt virtuelle Privatanteile (besonders für den Geschäftswagen, Telefon etc,) wieder hinzu und errechnet daraus den geschäftlichen Gewinn, wobei er die Privatanteile ebenfalls umsatzversteuern muss. Dieser Gewinn wird dem Freiberufler vollständig als Einkommen gewertet und unterliegt wie beim Angestellten der normalen Einkommensteuer. Werbungskosten wie Bücher, Fahrten zum Projektort kann er nicht abziehen, da er in keinem abhängigen Verhältnis steht. Kosten dieser Art müssen, so möglich, im geschäftlichen Bereich gewinnmindernd verbucht werden. Von diesem Einkommen kann der Freiberufler die Krankenkasse (seit 2010 vollständig) und andere Pauschbeträge steuerlich geltend machen, bevor sich die Summe des zu versteuernden Einkommens berechnet. Aufgrund des komplett steuerfreien AG-Anteils bei der Rentenversicherung steht der Freiberufler hier schlechter, weshalb ihm bei einem bestimmten Gewinn weniger Netto bleibt, als bei einem gleich hohen Bruttogehalt, was bei den Stundensätzen entsprechend berücksichtigt werden muss.

Ein Rechenbeispiel befindet sich hier:
http://www.mikrocontroller.net/topic/225269#2263497

Bei einem Vergleichsgehalt von 65.000 Euro Brutto muss danach im günstigsten Fall (längere Projektdauer, gute Auslastung, wenig Zeitverlust, kaum Fahrten zum Kunden) mindestens ein Stundensatz von 63,- Euro/Stunde erhoben werden. Um dasselbe Vergleichsbrutto mit ungünstigeren Projektbedingungen (100% vorort, längere Fahrten, Unterkunft und kurze Projekte mit mehr Zeitverlust fürs Suchen) müssten über 80 Euro / Stunde verrechnet werden.

Typische Stundensätze im Bereich Engineering und IT liegen bei einer Projektdauer von etwa 6 Monaten zwischen 60,- und 90,- die Stunde, für kürzere Einsätze etwa 10,- darüber. Für Tageseinsätze im Bereich IT liegen die Sätze bei bis zu 200,- Euro/h.

== Vor- und Nachteile des Freiberuflertums ==
=== Vorteile ===
* theoretisch jederzeit freie Entscheidung über Art und Inhalt von Tätigkeiten, freie Zeitgestaltung und freie Ortswahl
* günstigere und umsatzsteuerfreie Beschaffung von Berufsmitteln, Abschreibevorteile bei beruflich genutzten Gegenständen
* volle Absetzbarkeit von Geschäftsausgaben, bei Geschäftswagen soweit beruflich genutzt
* bei der Nutzung des Privat-PKW volle km-Pauschale bei Fahrten von Büro zum Kunden
* volle Verpflegungsmehraufwände ohne Abzüge bei Pauschbeträgen
* Befreiung von der Rentenversicherungspflicht
* Möglichkeit, sich auch bei einem Jahreseinkommen unterhalb der Bemessungsgrenze privat krankenzuversichern

=== Nachteile ===
* Haftung gegenüber dem Auftraggeber, gegenüber dem Gesetz und gegenüber bei geschäftlichen Vorgängen geschädigten Privatpersonen
* stark marktabhängiges, eher unregelmässiges Einkommen
* Aufträge müssen selbst gewonnen werden, keine Bezahlung, wenn keine Arbeit vorhanden
* keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall
* Ersatz von Arbeitszeit bei Projektwegfall
* Notwendigkeit, eigene Betriebsmittel vorzuhalten und zu finanzieren
* da kein Arbeitgeber vorhanden, keine Fahrtkostenerstattung, Verdienstausgleich oder Förderungen
* keine Zuzahlungen zu Sozialabgaben
* Schulungen und Weiterbildung müssen selbst finanziert werden
* erheblich aufwändigere Steuererklärung

=== Anmerkung ===
Ein oft gehörtes Argument ist, der Freiberufler habe diee Möglichkeit, sich privat zu versichern und damit Vorteile gegenüber Arbeitnehmern. Dies ist formell so nicht richtig, da sein Vorteil nur darin liegt, generell die Wahl zu haben, gesetzlich oder privat versichert zu sein, während der Angestellte diese Wahl nur ab einem Verdienst oberhalb der Bemessungsgrenze der KV (zur Zeit ca 48500,-) hat. Auch inhaltlich betrachtet ist das Argument keines, denn Freiberufler, die deutlich weniger, als die BG verdienen, können mit der (einkommensunabhängigen) privaten KV gegenüber der (aufgrund des geringen Einkommens des Freiberufler auch geringen) Beitragshöhe der gesetzlichen KV nicht viel sparen. Umgekehrt bringt bei einem sehr hohen Einkommen der Wahlvorteil auch nur geringen Wert, da die Krankenversicherung auch bei den freiwillig gesetzlich versicherten Selbständigen auf die BG gedeckelt ist.

Dasselbe gilt für die Rentenversicherung: Dem Freiberufler steht es frei, in die gesetzliche RV einzuzahlen und später am allgemeinen Rententopf teilzuhaben oder er kann eine private RV abschließen.

Da sowohl RV als auch KV bei privaten Verträgen unkalkulierbarer sind, können diese besser oder eben auch schlechter ausfallen, als die gesetzliche Absicherung. Der Vorteil, Freirufler zu sein, besteht also darin, die Wahl zu haben, ob man unabhängiger vom Staat sein will und ein gewisses Risiko eingehen möchte oder nicht. Für die Mehrheit der Freiberufler ist in den früheren Jahren das Risiko positiv ausgegangen. Sie haben von den geringen Beiträgen zur RV und KV profitiert. Aktuell scheint die Situation zu kippen: Jüngeren Freiberufler, die noch 20 Jahre oder mehr zu arbeiten haben, scheinen - ein normales Lebensalter von 90J vorausgesetzt - eher Nachteile zu haben.

Der Umstand, dass viele Freiberufler bei den aktuell verschärften Marktbedingungen die Vorsorge vernachlässig haben, bewog die Bundesregierung im Jahre 2012, über einen Rentenversicherungszwang nachzudenken. Diese Überlegung wurde aber schon in 2013 wieder fallengelassen und liegt seither auf Eis.

== Links ==

Vor- und Nachteile des Freiberuflertums:
http://www.gulp.de/kb/org/berufumfeld/neid_was_haben_freiberufler.html

Geplanter Rentenversicherungszwang für Selbständige: http://www.mikrocontroller.net/topic/259161#new

== Literatur ==

* [http://www.amazon.de/Privatrecht-Wolfgang-Kallwass/dp/3800637383/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1295516334&sr=8-1 Privatrecht] von Wolfgang Kallwass, ISBN 978-3800637386; ist eine sehr gute Einführung in das allgemeine Privatrecht, auch für Nichtjuristen verständlich geschrieben.
* [http://www.fliptronics.com/consult.html About Consultancy], Tips für Freiberufler von einem Freiberufler, informativ und witzig, engl.

[[Kategorie:Beruf und Wirtschaft]]

Freiberufler und Angestellte

2014-10-10T12:08:41Z

195.33.171.8: Strutkru passend zum Rest

== Freiberufler oder Angestellter? ==

===Allgemeines und grundsätzliche Unterscheidung ===

* Eine abhängige- oder 'weisungsgebundene' und damit arbeitnehmerische oder arbeitnehmerähnliche Beschäftigung liegt vor, wenn der Dienstnehmer ausschließlich oder überwiegend nach Anweisung des Auftraggebers handelt und auch im Wesentlichen nur für einen Auftraggeber tätig ist. Massgeblich sind hier bei überwiegenden Einkünfte in aufeinander folgenden Steuerjahren und wiederholt auftretende Tätigkeiten, die eine Regelmässigkeit erkennen lassen. Diese Form des Arbeitens wird durch das BGB, das Arbeitsrecht, konkrete Arbeitsverträge -und meistens- auch durch Tarifverträge bestimmt. Als Arbeitnehmer bezeichnet man mithin Personen, die einen solchen Arbeitsvertrag geschlossen haben oder als solche eingestuft werden müssen. Alle anderen sind i.d.R. Freiberufler.

* Bei Freiberuflern handelt es sich um einen Personenkreis, der der Form nach selbständig ist, d.h. auf eigene Rechung und Gefahr arbeitet und seine Leistungen frei am Markt anbietet. Freiberufler sind traditionell Angehörige bestimmter Berufsgruppen, wie Ärzte, Apotheker, Anwälte, Handelsvertreter, Musiker und Ingenieure. Allerdings gibt es bei all diesen Berufsgruppen immer auch Formen der abhängigen Beschäftigung, wie z.B. beim angestellten Arzt im Krankenhaus, dem abhängig beschäftigen Apotheker in einer anderen Apotheke oder einem Pharmaunternehmen, dem angestellten Anwalt in einer Rechtsabteilung eines Industrieunternehmens, der nichtselbständigen Handelsvertreter, der Produkte im Auftrag einer einzigen Firma anbietet, der festangestellte Orchestermusiker und abhängig beschäftigte, nicht beratende Ingenieure. Dem Inhalt nach sind Freiberufler immer Personen, die eine besondere Begabung oder Ausbildung besitzen, die sie in besonderem Mass qualifiziert.

=== Arbeitnehmer ===
* Arbeitsverträge sind vom Gedanken der Fürsorgepflicht gegenüber dem Arbeitnehmer bestimmt, Verträge dieser Art unterliegen auch dem Arbeitsschutzrecht, der Arbeitszeitordnung und anderen Gesetzen. Auch die Teilnahme am Sozialsystem entspringt dem Gedanken der Fürsorge gegenüber dem Arbeitnehmer. Durch die Verpflichtung zur Teilnahme sinkt allerdings der Gestaltungsspielraum des Arbeitnehmers.

* Arbeitnehmer sind vollständig in das Sozialsystem eingebunden und können sich diesem auch nicht entziehen. Neben der Rentenversicherung zahlen sie vor allem in die Arbeitslosenversicherung ein. Lediglich bei der Wahl der Krankenversciherung und der Pflegeversicherung haben sie ab einem gewissen Einkommen auch als Angestellte die Möglichkeit, sich privat zu versichern.

* Arbeitnehmer geniessen eine Reihe von staatlich garantierten Rechten und Vorteilen. So sind sie bis auf wenige Ausnahmefälle nicht juristisch zu belangen, wenn ihnen ein unverschuldeter Fehler unterläuft und es zu Schäden an Personen oder Gegenständen kommt. Hier haftet praktisch immer der Arbeitgeber.

* Arbeitnehmer sind in vielen Fällen verpflichtet, ein gewisses Maß an Überstunden zu leisten, auch wenn diese nicht durch Gleitzeit ausgeglichen werden. Nicht immer werden diese finanziell zusätzlich abgegolten. Dies kann - muss aber nicht - Bestandteil des Vertrages sein, wenn eine festgelegte Menge an Überstunden im Vertrag benannt ist, die mit dem Gehalt abgegolten sind.

=== Freiberufler ===
==== Unterscheidung der Beschäftigungsverhältnis ====
Freiberufler sind Dienstvertragsnehmer oder Werksvertragsnehmer. Dienstverträge sind dabei meistens zeitlich- Werkverträge eher ergebnisorientiert. Es handelt sich bei solchen Werktätigen oft um Spezialisten, deren Wissen nur kurze Zeit oder in Sonderprojekten benötigt wird. Ein Freiberufler braucht in der Regel keinen Meisterbrief, es gibt allerdings Branchen, in denen er vorgeschrieben ist. Ein Freiberufler braucht für seine Tätgikeit keinen Gewerbeschein und gilt auch nicht als gewerbetreibend, es sei denn, er übt zusätzlich noch eine gewerbliche Tätgikeit aus, wie z.B. ein Softwareentwickler, der nicht nur im Auftrag entwickelt, sondern auch selbst Kopien davon vertreibt.

==== Einstufung der geschäftlichen Tätigkeit ====
Der Freiberufler gilt ungeachtet dessen, als geschäftlich tätig. Einen Gewerbeschein benötigt nur die Gewerbetreibende, die geschäftlich tätig sind, die aber nicht den Freiberuflerstatus besitzen. Freiberufler ist, wer einen der typischen Katalogberuf ausübt, sowie nach der Rechtsprechung auch der, der eine den Katalogberufen ähnliche Tätigkeit ausübt. Der Freiberuflerstatus ist streng genommen für jede individuelle Tätigkeit und jedes Projekt neu zu bewerten, was in der Praxis allerdings kaum geschieht, es sei denn, es handelt sich um Grenzfälle oder Streitfälle. In Einzelfääeln kommen Rentenversicherung und Finanzamt bei der Bewertung mitunter zu gegenteiligen Ergebnissen, was dazu führen kann, dass zwar steuerlich scheinbar der Freiberuflerstatus gegeben war, jedoch Rentenversicherungspflicht für ein Projekt entstehen kann.

==== Sozialversicherungspflicht ====
Freiberufler unterliegen nicht dem Zwang zur gesetzlichen Sozialversicherung ((Rentenversicherung und Krankenversicherung). Sie können daher unanhänhig vom Einkommen eigene Versicherungen auf freiwilliger Basis abschließen (sowohl freiwillig gesetzlich, als auch privat). Privat versichern können sich Angestellte dageben nur, wenn er über den gesetzlichen Grenzwerten liegt. (Krankenkasse ca 48k, Rente ca 71k). Die freiwillige gesetzliche Versicherung ist für Freiberufler in der Regel teurer und u.Z. unproduktiv, da weniger Leistungen bei inzwischen gleichen Sätzen gewährt werden. (Die Beitragsgrenzen wurden im Jahre 2009 angepassst). Die privaten Versicherungen sind u.U. günstiger, bergen aber den Nachteil der indirekt an die wirtschaftlichen Erfolge der Versicherungsunternehmen gekoppelten Verträge, was im Alter besonders bei der Krankenkasse sehr nachteilig werden kann, da diese einkommensunabhänig berechnet werden. Diese Überlegungen sollten auf Kranken- Renten- aber auch Unfall-, Rechtsschutz- und Berufsunfähigkeitsversicherung, sowie eine Berufshaftpflichtversicherung angewendet werden. Der Freiberufler benötigt hier im Ggs zum Angestellten mehr Absicherung, vor allem in der Hinsicht, dass er keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall oder eine Rente bei Berufsunfähigkeit erhält.

==== Einkommensverhältnisse ====
Freiberufler haben das oben beschrieben Problem der nichtbezahlten Überstunden dann nicht, wenn sie im Rahmen eines Dienstvertrags alle Zeiten auf die Rechnung schreiben können. Sie können theoretisch Überstunden ablehnen, da sie nicht weisungsgebunden sind. Praktisch werden vom Freiberufler aber Liefertermine gefordert und der Dienstvertrag mitunter gekündigt, wenn sie zu wenige Stunden bringen können, wie im Fall eines Unfalls oder Krankheit. Der Dienstvertrag kann dann einseitig vom Projektgeber aufgelöst- oder es kann Ersatz in Form von Personal vom Freiberufler gefordert werden, sofern dies im Vertrag vereinbart worden ist. Die meisten Freiberufler lassen diesen Paragraphen i.d.R steichen. Freiberufler, die einen Werkvertrag haben, sind in der Zeitgestaltung komplett frei, sie müssen dann aus praktischen Gründen oftmals Überstunden machen, da die Liefertermine verbindlich(er) sind. Diese Überstunden werden logischerweise nicht gezahlt. Daher ist es nötig, bei Werkverträgen, einige Überstunden für Unvorhersehbares einzukalkulieren und trotzdem Termine zu nennen, die gfs. sogar noch Luft für eine eventuelle Krankheit lassen.

=== Scheinselbständige ===
* Scheinselbständige sind angebliche Freiberufler, die gemäß den eingangs erwähnten Kriterien als Angestellte gelten müssten, weil sie z.B. langfristig ausschließlich für einen Auftraggeber tätig sind und sich lediglich den Selbständigenstatus gezielt zugeschrieben haben, um Vorteile zu erwirken. Hier handelt es sich oft um Versuche, die Zwänge des Sozialrechts zu umgehen. Nicht selten sind die Arbeitgeber hier treibende Kraft und beschäftigen Subunternehmer, die letztlich wie Angestellte gefahren werden.

* Scheinselbständig ist nicht, wer unabsichtlich handelt oder unbewusst den Freiberuflerstatus verliert oder im Nachhinein für ein Projekt oder eine Zeitspanne aberkannt bekommt. Er kann nicht wegen Scheinselbständigkeit belangt werden, muss aber u.U. Rentenversicherung nachzahlen, wodurch u.U. mehrere Steuerjahre neu aufgearbeitet werden müssen.

=== Rechtliche Abgrenzung ===

* Die Grenzen zwischen Freiberufler, rentenversicherungspflichtigem Selbständigen und dem Scheinselbständigen sind nicht völlig eindeutig. Die Rechtsprechung ändert sich diesbezüglich permanent, meistens zu Gunsten der Freiberufler. In der jüngsten Vergangenheit wurden verschieden harte Kriterien aufgeweicht, nicht mehr zeitgemäße verworfen und die Grenzen für Dauerbeschäftigungen für nur einen AG bei Fortbestand des Selbständigenstatus ausgeweitet. Genauere Informationen haben Steuerberater und die IHKs.

* Verschiedene Seiten liefern unterschiedliche Ansätze und Interpretationen hinsichtlich der Kriterien. Beispielhaftes Papier zur Abgrenzung eines Selbständigen vom Scheinselbständigen: http://www.mikrocontroller.net/topic/257714#2666969

==Marktsituation für Angestellte und Freiberufler==
=== Marktteilnehmer und Auftraggeber ===
* Zeitarbeitsunternehmen haben Festangestellte, die einen normalen Arbeitsvertrag abgeschlossen haben, welche jedoch Arbeit für den Kunden des Zeitarbeitsunternehmen leisten. Sie werden vom Vertragspartner bezahlt. Vorteil ist für den Arbeitnehmer das Sammeln von Erfahrung in verschiedenen Firmen und Projekten, nachteilig sind oft die geringeren Bezüge und die Ungewissheit. Die Firma ist verpflichtet, für eine konstante Beschäftigung zu sorgen, was sie jedoch oft nicht tut bzw. kann. Durch den Wegfall des konkreten Beschäftigungsgrundes kann somit der Arbeitsvertrag ohne Zahlung von Abfindungen direkt aufgelöst werden.

* Personalvermittler sind Unternehmen oder Einzelpersonen, die Freiberufler in Projekte oder Arbeitnehmer in Festpositionen vermitteln. Ihre Tätigkeit beginnt mit der Ausschreibung des Projekts oder der Stelle und endet mit der Arbeitsaufnahme des Freiberuflers oder Angestellten im Projekt. Die Vermittler üben selbst keinerlei Projektarbeit aus und sind auch nicht für das Ergebnis verantwortlich. Betreiber von Projektbörsen sind typische Vermittler für Freiberufler.

* Dienstleister sind Firmen, die Projekte im Auftrag für andere Firmen durchführen und dabei eigene Mitarbeiter und auch Freiberufler einsetzen, die dann in entweder von zuhause, den Räumlichkeiten des DL oder auch beim Kunden vorort aktiv werden. Die Tätigkeit der Dienstleister beginnt mit der Ausschreibung und endet erst mit dem vollständigen Abschluss des Projektes. Die Dienstleister führen das gesamte Projekt in voller juristischer Verantwortung durch und haben die Verantwortung für die Bereitstellung von Personal und den termingerechten Abschluss desselben. Im Spezialfall tritt der DL nur als eine Art Kapsel für einen zu suchenden Freiberufler auf, indem er das Projekt sucht, formell annimmt und dann selbst als Auftraggeber an einen Freiberufler weiterreicht, der dann als Subunternehmer fungiert. Für den Freiberufler ist diese Zusammenarbeit mit einem indirekten Projektgeber dann vorteilhaft, wenn es sich um einen grossen, solventen Projektgeber und gleichzeitig um einen kleinen, gfs zahlungsschwachen Endkunden handelt, weil in jedem Falle der Projektgeber für die Honorare haftet, auch wenn der Kunde die Zahlung verweigert oder insolvent wird.

=== Angebote an Freiberufler ===

* Angebote sind meistens räumlich, zeitlich und fachlich begrenzt, was das Wesensmerkmal des Projektes als Werkvertrag erfüllt. Sind sie zeitlich unbegrenzt, liegt meistens ein Dienstvertrag vor. Die fachliche Definition bedeutet mithin aber auch, dass Mindestanforderungen in diesen Bereichen erforderlich sind, die beachtet werden müssen. Angebote umfassen im Fall des Werkvertrages immer die Aufgabenbeschreibung des Anbieters sowie einen Zeitplan und Liefertermin. Im Bereich der Dienstverträge besteht ein Arbeitsablauf ähnlich dem, des Angestellten, der sehr zeitorientiert beschäftigt ist, d.h. Ablauf und Termine sind offen(er).

* Eine Bewerbung auf ein Angebot enthält oft eine Skillslist, die den Freiberufler charakterisiert, sodass der Projektanbieter ersehen kann, was der Freiberufler bisher gemacht hat und u.U. auch wo. Z.B. werden in der skill list alle Projekte der letzten 10 Jahre aufgelistet, aber die Namen der Kunden erst ein Jahr nach dem Abschluss des Auftrages hinzugefügt. (Ausnahme: Referenzen). Dabei ist jedoch zu beachten, dass viele Verträge über Vermittler zustande kommen, die nicht daran interessiert sind, die Namen und Adressen von Kunden und Ansprechpartnern zu veröffentlichen. Die Preisgabe dieser Information ist auch in vielen Verträgen ausdrücklich untersagt. Speziell Projektinhalte dürfen oft nicht offengelegt werden, wenn in Sicherheitsbereichen wie Militär oder Staat gearbeitet wurde, oder es sich bei dem Projekt um eine Vorentwicklung handelt, deren Benennung im Markt seitens des Kunden nicht erwünscht ist. Dem Freiberufler sind damit die Möglichkeiten, Referenten zu nennen, stark eingeschränkt.

* Angebote, die unter Verwendung von virtuellen Marktplätzen (zB. Xing) zustande kommen, haben in der Regel eine ausführliche Projektliste des Freiberuflers im Internet erkennbar. Nicht jeder Auftraggeber findet das gut, hier ist Fingerspitzengefühl erforderlich!

* Oft werden vom Auftraggeber vor der Vergabe eines Projektes Referenzen gefordert, um sich über die Qualität und persönliche Eignung des Freiberuflers ein Bild machen zu können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Freiberufler quasi anstelle eines möglichen Angestellten inmitten einer Projektgruppe arbeiten soll. Neben Fragen zu Inhalten der Projekte spielt dabei auch das Verhalten des Projektnehmers eine Rolle. Dazu ist jedoch festzustellen, dass sich das Arbeiten in einem Team und die Rolle als Freiberufler / Selbständiger formell widersprechen! Es ist deshalb darauf zu achten, dass weder der Freiberufler noch der Projektgeber durch Aussagen oder Fragen den Eindruck erwecken, dass eine Einbindung in die Organisationsstruktur des Kunden erfolgen soll oder vorgelegen hat, da dies von Gerichten inzwischen als Anzeichen einer abhängigen Beschäftigung gewertet wird. Vereinzelt sind Firmen bereits diesbezüglich zu nachträglichen Rentenzahlungen verurteilt worden, da Mitarbeiter von ihnen, ehemaligen Freiberuflern Referenzen gegeben- und sogar Zeugnisse ausgestellt haben, in denen Details zu den Projekten und dem Verhalten im Team benannt wurden. Das eine rechtliche Problem besteht also darin, dass arbeitsrechtlich nur ein Teamleiter Aussagen zur Teamfähgikeit und dem persönlichen Auftreten einer Person machen kann und darf, dies aber wiederum gegenüber Freiberuflern nicht äussern kann oder sollte, da es rentenversicherungsrechtlich problematisch werden könnte. Ein weiteres juristisches Problem besteht darin, dass ein Arbeitnehmer generell nicht ohne Weiteres die Arbeitsleistung einer betriebsfremden Person offen werten oder gar Dritten gegenüber kritisieren kann, da er sonst sich und seine Firma in gefährliches Fahrwasser manövriert, weil diese dann von dem geschäftlich am Markt agierenden Freiberufler wegen geschäftsschädigenden Verhaltens verklagt werden kann, selbst, wenn es sich nicht um Wertungen des persönlichen Auftretens, sondern nur um die Einschätzung der Arbeitsqualität handelt. Daher halten Firmen ihre Mitarbeiter vermehrt an, keine offiziellen Aussagen Dritten gegenüber bezüglich der Leistungen und des Verhaltens dienstleistender Firmen oder Freiberuflern in der Firma zu machen, was letztlich dazu führt, dass keine wirklich verwertbaren oder objektiven Referenzen zu erhalten sind. Viele Projektgeber und in der Folge auch die Freiberufler sehen daher inzwischen von der Forderung oder Nennung von Referenzen ab.

=== Vertragserfüllung ===

*Im Falle der Dienstverträge wird in einem Vertrag ein Stundensatz festgelegt, der für die Projektdauer gilt. Um die gearbeiteten Stunden nachzuweisen, müssen diese in geeigneter Form erfasst werden. Die Art der Festlegung und die Person, die den Stundennachweis unterschreibt, sollten ebenfalls im Vertrag festgehalten werden. Unerheblich und sogar kontraprodutiv ist das Festhalten dann, wenn vermieden werden soll, dass offenbar wird, dass es sich um einen scheinbaren Werkvertrag handelt. Bei echten Werkverträgen, wird ein Arbeitsergebnis und etwaiger Liefertermin bestimmt und ein Gesamtpreis festgelegt, der teilweis in Teilbeträgen gezahlt wird. so ist es üblich, eine 10% Anzahlung bei Vertragsschluss zu leisten und zum Vertragsende 90% der Gesamtrechung zu begleichen. 10% hält sich der Auftraggeber zurück, um etwaige Nacharbeiten einfordern zu können. Bei Dienstverträgen endet das Verhältnis mit dem Tage der Beendigung. In beiden Fällen bestehen aber meistens Verpflichtungen für den Projektnehmer, kostenlose Nachbesserungen vorzunehmen, wenn sich Fehler offenbaren. Diese Pflicht ist immer auf eine bestimmte Dauer nach der offiziellen Endabnahme begrenzt, liegt aber in der Praxis zwischen 2 Wochen und bis zu 7 Jahren!

* Am Ende eines Monats oder eines zu vereinbarenden Zeitraums wird eine Rechnung erstellt. Diese unterliegt bei Inlandsrechnungen der gesetzlichen Mehrwertsteuer. Im Vertrag sollten weitere Modalitäten der Rechnungserstellung (zB Reisekosten, Ab/Anfahrt usw) enthalten sein. Im aktuellen Projektgeschäft werden sogenannte all-in Stundensätze verhandelt, in denen alles enthalten ist. Der Freiberufler muss selbst rechnen, wie hoch er den Satz ansetzen muss, um wirtschaftlich sein zu können.

*Im Bereich der IT und des IT-nahen engineering wird vermehrt beobachtet, dass Konzerne eine Stundensatzdeckelung vornehmen, die dazu führt, dass gute Freiberufler mit hochwertiger Ausbildung und viel Erfahrung nicht besetzt werden können, weil der Marktpreis zu hoch ist. Will ein Abteilungs- oder Projektleiter dann dennoch besetzen, so erfolgen imer häufiger Nebenabreden, dass mehr Stunden geschrieben werden, als real erbracht wurden. Der Stundensatzkorrekturfaktor errechnet sich zu: Erfassungszeit = RealeZeit * (Zielstundensatz / Nominalstundensatz). Somit kann ein Projektnehmer z.B. 44h die Woche abrechnen, statt 40h, wenn er statt der gwünschten 66,-/h nur 60,- erhalten darf. Das Problem, dass hierbei entsteht ist einmal, dass die Stundensätze nicht mehr vergleichbar werden und zudem der Auftragsvermittler durch die Scheinstunden mehr verdient, wenn er keinen prozentualen- sondern einen statischen Aufschlag von z.B. 10,- pro Stunde bekommt.

== Vergleich des Einkommens von Angestelltem und Freiberufler ==
Aufgrund unterschiedlicher Leistungen durch den Arbeitgeber / auftraggeber, sowie der Besteuerung unterscheiden sich der Nettoverdienst bei beiden stark von einander:

* Der Angestellte erhält zunächst ein Bruttogehalt, von dem er berufsbedingte Fahrten zum Arbeitplatz, Beiträge zu Berutfsgenossenschaften und Aufwände für Bewerbung und sonstige Sicherstellung der Arbeitskraft, z.B. auch Kuren und eigene Weiterbildung sowie Bücher abziehen kann. Von diesem Gehalt werden die Lohnsteuer und eventuell Kirchensteuer abgezogen, sowie die AN-Anteile der Sozialversicherungen. Daneben bekommt er die AG-Anteile zu den Sozialversicherungen (Krankenkasse, Pflegeversicherung, Rentenversicherung und Arbeitslosenversicherung) vom Arbeitgeber steuerfrei hinzu und er erhält kostenlose Weiterbildungen und Schulungen durch den AG.

* Der Freiberufler führt zunächst von allen Einnahmen ("Erlöse") die vom Auftraggeber eingenommene Umsatzsteuer ab und erhält umgekehrt für Leistungen und erworbene Produkte des geschäftlichen Betriebes die gezahlte Umsatzsteuer zurück. Von diesen Nettoeinnahmen zieht er alle betriebsbedingten Kosten (Büro, Fahrzeug, Arbeitsmittel, Telefon) ab und rechnet umgekehrt virtuelle Privatanteile (besonders für den Geschäftswagen, Telefon etc,) wieder hinzu und errechnet daraus den geschäftlichen Gewinn, wobei er die Privatanteile ebenfalls umsatzversteuern muss. Dieser Gewinn wird dem Freiberufler vollständig als Einkommen gewertet und unterliegt wie beim Angestellten der normalen Einkommensteuer. Werbungskosten wie Bücher, Fahrten zum Projektort kann er nicht abziehen, da er in keinem abhängigen Verhältnis steht. Kosten dieser Art müssen, so möglich, im geschäftlichen Bereich gewinnmindernd verbucht werden. Von diesem Einkommen kann der Freiberufler die Krankenkasse (seit 2010 vollständig) und andere Pauschbeträge steuerlich geltend machen, bevor sich die Summe des zu versteuernden Einkommens berechnet. Aufgrund des komplett steuerfreien AG-Anteils bei der Rentenversicherung steht der Freiberufler hier schlechter, weshalb ihm bei einem bestimmten Gewinn weniger Netto bleibt, als bei einem gleich hohen Bruttogehalt, was bei den Stundensätzen entsprechend berücksichtigt werden muss.

Ein Rechenbeispiel befindet sich hier:
http://www.mikrocontroller.net/topic/225269#2263497

Bei einem Vergleichsgehalt von 65.000 Euro Brutto muss danach im günstigsten Fall (längere Projektdauer, gute Auslastung, wenig Zeitverlust, kaum Fahrten zum Kunden) mindestens ein Stundensatz von 63,- Euro/Stunde erhoben werden. Um dasselbe Vergleichsbrutto mit ungünstigeren Projektbedingungen (100% vorort, längere Fahrten, Unterkunft und kurze Projekte mit mehr Zeitverlust fürs Suchen) müssten über 80 Euro / Stunde verrechnet werden.

Typische Stundensätze im Bereich Engineering und IT liegen bei einer Projektdauer von etwa 6 Monaten zwischen 60,- und 90,- die Stunde, für kürzere Einsätze etwa 10,- darüber. Für Tageseinsätze im Bereich IT liegen die Sätze bei bis zu 200,- Euro/h.

== Vor- und Nachteile des Freiberuflertums ==
=== Vorteile ===
* theoretisch jederzeit freie Entscheidung über Art und Inhalt von Tätigkeiten, freie Zeitgestaltung und freie Ortswahl
* günstigere und umsatzsteuerfreie Beschaffung von Berufsmitteln, Abschreibevorteile bei beruflich genutzten Gegenständen
* volle Absetzbarkeit von Geschäftsausgaben, bei Geschäftswagen soweit beruflich genutzt
* bei der Nutzung des Privat-PKW volle km-Pauschale bei Fahrten von Büro zum Kunden
* volle Verpflegungsmehraufwände ohne Abzüge bei Pauschbeträgen
* Befreiung von der Rentenversicherungspflicht
* Möglichkeit, sich auch bei einem Jahreseinkommen unterhalb der Bemessungsgrenze privat krankenzuversichern

=== Nachteile ===
* Haftung gegenüber dem Auftraggeber, gegenüber dem Gesetz und gegenüber bei geschäftlichen Vorgängen geschädigten Privatpersonen
* stark marktabhängiges, eher unregelmässiges Einkommen
* Aufträge müssen selbst gewonnen werden, keine Bezahlung, wenn keine Arbeit vorhanden
* keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall
* Ersatz von Arbeitszeit bei Projektwegfall
* Notwendigkeit, eigene Betriebsmittel vorzuhalten und zu finanzieren
* da kein Arbeitgeber vorhanden, keine Fahrtkostenerstattung, Verdienstausgleich oder Förderungen
* keine Zuzahlungen zu Sozialabgaben
* Schulungen und Weiterbildung müssen selbst finanziert werden
* erheblich aufwändigere Steuererklärung

=== Anmerkung ===
Ein oft gehörtes Argument ist, der Freiberufler habe die Möglichkeit, sich privat zu versichern und damit Vorteile gegenüber Arbeitnehmern. Dies ist formell so nicht richtig, da sein Vorteil nur darin liegt, generell die Wahl zu haben, gesetzlich oder privat versichert zu sein, während der Angestellte diese Wahl nur ab einem Verdienst oberhalb der Bemessungsgrenze der KV (zur Zeit 44800,-) hat. Auch inhaltlich betrachtet ist das Argument keines, denn Freiberufler, die deutlich weniger, als die BG verdienen, können mit der (einkommensunabhängigen) privaten KV gegenüber der (aufgrund des geringen Einkommens des Freiberufler auch geringen) Beitragshöhe der gesetzlichen KV nicht viel sparen. Umgekehrt bringt bei einem sehr hohen Einkommen der Wahlvorteil auch nur geringen Wert, da die Krankenversicherung auch bei den freiwillig gesetzlich versicherten Selbständigen auf die BG gedeckelt ist.

Dasselbe gilt für die Rentenversicherung: Dem Freiberufler steht es frei, in die gesetzliche RV einzuzahlen und später am allgemeinen Rententopf teilzuhaben oder er kann eine private RV abschließen.

Da sowohl RV als auch KV bei privaten Verträgen unkalkulierbarer sind, können diese besser oder eben auch schlechter ausfallen, als die gesetzliche Absicherung. Der Vorteil, Freirufler zu sein, besteht also darin, die Wahl zu haben, ob man unabhängiger vom Staat sein will und ein gewisses Risiko eingehen möchte oder nicht. Für die Mehrheit der Freiberufler ist in den früheren Jahren das Risiko positiv ausgegangen. Sie haben von den geringen Beiträgen zur RV und KV profitiert. Aktuell scheint die Situation zu kippen: Jüngeren Freiberufler, die noch 20 Jahre oder mehr zu arbeiten haben, scheinen - ein normales Lebensalter von 90J vorausgesetzt - eher Nachteile zu haben.

Der Umstand, dass viele Freiberufler bei den aktuell verschärften Marktbedingungen die Vorsorge vernachlässig haben, bewog die Bundesregierung, einen Rentenversicherungszwang anzudenken.

== Links ==

Vor- und Nachteile des Freiberuflertums:
http://www.gulp.de/kb/org/berufumfeld/neid_was_haben_freiberufler.html

Geplanter Rentenversicherungszwang für Selbständige: http://www.mikrocontroller.net/topic/259161#new

== Literatur ==

* [http://www.amazon.de/Privatrecht-Wolfgang-Kallwass/dp/3800637383/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1295516334&sr=8-1 Privatrecht] von Wolfgang Kallwass, ISBN 978-3800637386; ist eine sehr gute Einführung in das allgemeine Privatrecht, auch für Nichtjuristen verständlich geschrieben.
* [http://www.fliptronics.com/consult.html About Consultancy], Tips für Freiberufler von einem Freiberufler, informativ und witzig, engl.

[[Kategorie:Beruf und Wirtschaft]]

Freiberufler und Angestellte

2014-10-10T12:06:02Z

195.33.171.8: /* Vergleich des Einkommens von Angestelltem und Freiberufler */

== Freiberufler oder Angestellter? ==

===Allgemeines und grundsätzliche Unterscheidung ===

* Eine abhängige- oder 'weisungsgebundene' und damit arbeitnehmerische oder arbeitnehmerähnliche Beschäftigung liegt vor, wenn der Dienstnehmer ausschließlich oder überwiegend nach Anweisung des Auftraggebers handelt und auch im Wesentlichen nur für einen Auftraggeber tätig ist. Massgeblich sind hier bei überwiegenden Einkünfte in aufeinander folgenden Steuerjahren und wiederholt auftretende Tätigkeiten, die eine Regelmässigkeit erkennen lassen. Diese Form des Arbeitens wird durch das BGB, das Arbeitsrecht, konkrete Arbeitsverträge -und meistens- auch durch Tarifverträge bestimmt. Als Arbeitnehmer bezeichnet man mithin Personen, die einen solchen Arbeitsvertrag geschlossen haben oder als solche eingestuft werden müssen. Alle anderen sind i.d.R. Freiberufler.

* Bei Freiberuflern handelt es sich um einen Personenkreis, der der Form nach selbständig ist, d.h. auf eigene Rechung und Gefahr arbeitet und seine Leistungen frei am Markt anbietet. Freiberufler sind traditionell Angehörige bestimmter Berufsgruppen, wie Ärzte, Apotheker, Anwälte, Handelsvertreter, Musiker und Ingenieure. Allerdings gibt es bei all diesen Berufsgruppen immer auch Formen der abhängigen Beschäftigung, wie z.B. beim angestellten Arzt im Krankenhaus, dem abhängig beschäftigen Apotheker in einer anderen Apotheke oder einem Pharmaunternehmen, dem angestellten Anwalt in einer Rechtsabteilung eines Industrieunternehmens, der nichtselbständigen Handelsvertreter, der Produkte im Auftrag einer einzigen Firma anbietet, der festangestellte Orchestermusiker und abhängig beschäftigte, nicht beratende Ingenieure. Dem Inhalt nach sind Freiberufler immer Personen, die eine besondere Begabung oder Ausbildung besitzen, die sie in besonderem Mass qualifiziert.

=== Arbeitnehmer ===
* Arbeitsverträge sind vom Gedanken der Fürsorgepflicht gegenüber dem Arbeitnehmer bestimmt, Verträge dieser Art unterliegen auch dem Arbeitsschutzrecht, der Arbeitszeitordnung und anderen Gesetzen. Auch die Teilnahme am Sozialsystem entspringt dem Gedanken der Fürsorge gegenüber dem Arbeitnehmer. Durch die Verpflichtung zur Teilnahme sinkt allerdings der Gestaltungsspielraum des Arbeitnehmers.

* Arbeitnehmer sind vollständig in das Sozialsystem eingebunden und können sich diesem auch nicht entziehen. Neben der Rentenversicherung zahlen sie vor allem in die Arbeitslosenversicherung ein. Lediglich bei der Wahl der Krankenversciherung und der Pflegeversicherung haben sie ab einem gewissen Einkommen auch als Angestellte die Möglichkeit, sich privat zu versichern.

* Arbeitnehmer geniessen eine Reihe von staatlich garantierten Rechten und Vorteilen. So sind sie bis auf wenige Ausnahmefälle nicht juristisch zu belangen, wenn ihnen ein unverschuldeter Fehler unterläuft und es zu Schäden an Personen oder Gegenständen kommt. Hier haftet praktisch immer der Arbeitgeber.

* Arbeitnehmer sind in vielen Fällen verpflichtet, ein gewisses Maß an Überstunden zu leisten, auch wenn diese nicht durch Gleitzeit ausgeglichen werden. Nicht immer werden diese finanziell zusätzlich abgegolten. Dies kann - muss aber nicht - Bestandteil des Vertrages sein, wenn eine festgelegte Menge an Überstunden im Vertrag benannt ist, die mit dem Gehalt abgegolten sind.

=== Freiberufler ===
==== Unterscheidung der Beschäftigungsverhältnis ====
Freiberufler sind Dienstvertragsnehmer oder Werksvertragsnehmer. Dienstverträge sind dabei meistens zeitlich- Werkverträge eher ergebnisorientiert. Es handelt sich bei solchen Werktätigen oft um Spezialisten, deren Wissen nur kurze Zeit oder in Sonderprojekten benötigt wird. Ein Freiberufler braucht in der Regel keinen Meisterbrief, es gibt allerdings Branchen, in denen er vorgeschrieben ist. Ein Freiberufler braucht für seine Tätgikeit keinen Gewerbeschein und gilt auch nicht als gewerbetreibend, es sei denn, er übt zusätzlich noch eine gewerbliche Tätgikeit aus, wie z.B. ein Softwareentwickler, der nicht nur im Auftrag entwickelt, sondern auch selbst Kopien davon vertreibt.

==== Einstufung der geschäftlichen Tätigkeit ====
Der Freiberufler gilt ungeachtet dessen, als geschäftlich tätig. Einen Gewerbeschein benötigt nur die Gewerbetreibende, die geschäftlich tätig sind, die aber nicht den Freiberuflerstatus besitzen. Freiberufler ist, wer einen der typischen Katalogberuf ausübt, sowie nach der Rechtsprechung auch der, der eine den Katalogberufen ähnliche Tätigkeit ausübt. Der Freiberuflerstatus ist streng genommen für jede individuelle Tätigkeit und jedes Projekt neu zu bewerten, was in der Praxis allerdings kaum geschieht, es sei denn, es handelt sich um Grenzfälle oder Streitfälle. In Einzelfääeln kommen Rentenversicherung und Finanzamt bei der Bewertung mitunter zu gegenteiligen Ergebnissen, was dazu führen kann, dass zwar steuerlich scheinbar der Freiberuflerstatus gegeben war, jedoch Rentenversicherungspflicht für ein Projekt entstehen kann.

==== Sozialversicherungspflicht ====
Freiberufler unterliegen nicht dem Zwang zur gesetzlichen Sozialversicherung ((Rentenversicherung und Krankenversicherung). Sie können daher unanhänhig vom Einkommen eigene Versicherungen auf freiwilliger Basis abschließen (sowohl freiwillig gesetzlich, als auch privat). Privat versichern können sich Angestellte dageben nur, wenn er über den gesetzlichen Grenzwerten liegt. (Krankenkasse ca 48k, Rente ca 71k). Die freiwillige gesetzliche Versicherung ist für Freiberufler in der Regel teurer und u.Z. unproduktiv, da weniger Leistungen bei inzwischen gleichen Sätzen gewährt werden. (Die Beitragsgrenzen wurden im Jahre 2009 angepassst). Die privaten Versicherungen sind u.U. günstiger, bergen aber den Nachteil der indirekt an die wirtschaftlichen Erfolge der Versicherungsunternehmen gekoppelten Verträge, was im Alter besonders bei der Krankenkasse sehr nachteilig werden kann, da diese einkommensunabhänig berechnet werden. Diese Überlegungen sollten auf Kranken- Renten- aber auch Unfall-, Rechtsschutz- und Berufsunfähigkeitsversicherung, sowie eine Berufshaftpflichtversicherung angewendet werden. Der Freiberufler benötigt hier im Ggs zum Angestellten mehr Absicherung, vor allem in der Hinsicht, dass er keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall oder eine Rente bei Berufsunfähigkeit erhält.

==== Einkommensverhältnisse ====
Freiberufler haben das oben beschrieben Problem der nichtbezahlten Überstunden dann nicht, wenn sie im Rahmen eines Dienstvertrags alle Zeiten auf die Rechnung schreiben können. Sie können theoretisch Überstunden ablehnen, da sie nicht weisungsgebunden sind. Praktisch werden vom Freiberufler aber Liefertermine gefordert und der Dienstvertrag mitunter gekündigt, wenn sie zu wenige Stunden bringen können, wie im Fall eines Unfalls oder Krankheit. Der Dienstvertrag kann dann einseitig vom Projektgeber aufgelöst- oder es kann Ersatz in Form von Personal vom Freiberufler gefordert werden, sofern dies im Vertrag vereinbart worden ist. Die meisten Freiberufler lassen diesen Paragraphen i.d.R steichen. Freiberufler, die einen Werkvertrag haben, sind in der Zeitgestaltung komplett frei, sie müssen dann aus praktischen Gründen oftmals Überstunden machen, da die Liefertermine verbindlich(er) sind. Diese Überstunden werden logischerweise nicht gezahlt. Daher ist es nötig, bei Werkverträgen, einige Überstunden für Unvorhersehbares einzukalkulieren und trotzdem Termine zu nennen, die gfs. sogar noch Luft für eine eventuelle Krankheit lassen.

=== Scheinselbständige ===
* Scheinselbständige sind angebliche Freiberufler, die gemäß den eingangs erwähnten Kriterien als Angestellte gelten müssten, weil sie z.B. langfristig ausschließlich für einen Auftraggeber tätig sind und sich lediglich den Selbständigenstatus gezielt zugeschrieben haben, um Vorteile zu erwirken. Hier handelt es sich oft um Versuche, die Zwänge des Sozialrechts zu umgehen. Nicht selten sind die Arbeitgeber hier treibende Kraft und beschäftigen Subunternehmer, die letztlich wie Angestellte gefahren werden.

* Scheinselbständig ist nicht, wer unabsichtlich handelt oder unbewusst den Freiberuflerstatus verliert oder im Nachhinein für ein Projekt oder eine Zeitspanne aberkannt bekommt. Er kann nicht wegen Scheinselbständigkeit belangt werden, muss aber u.U. Rentenversicherung nachzahlen, wodurch u.U. mehrere Steuerjahre neu aufgearbeitet werden müssen.

=== Rechtliche Abgrenzung ===

* Die Grenzen zwischen Freiberufler, rentenversicherungspflichtigem Selbständigen und dem Scheinselbständigen sind nicht völlig eindeutig. Die Rechtsprechung ändert sich diesbezüglich permanent, meistens zu Gunsten der Freiberufler. In der jüngsten Vergangenheit wurden verschieden harte Kriterien aufgeweicht, nicht mehr zeitgemäße verworfen und die Grenzen für Dauerbeschäftigungen für nur einen AG bei Fortbestand des Selbständigenstatus ausgeweitet. Genauere Informationen haben Steuerberater und die IHKs.

* Verschiedene Seiten liefern unterschiedliche Ansätze und Interpretationen hinsichtlich der Kriterien. Beispielhaftes Papier zur Abgrenzung eines Selbständigen vom Scheinselbständigen: http://www.mikrocontroller.net/topic/257714#2666969

==Marktteilnehmer Auftraggeber ==
* Zeitarbeitsunternehmen haben Festangestellte, die einen normalen Arbeitsvertrag abgeschlossen haben, welche jedoch Arbeit für den Kunden des Zeitarbeitsunternehmen leisten. Sie werden vom Vertragspartner bezahlt. Vorteil ist für den Arbeitnehmer das Sammeln von Erfahrung in verschiedenen Firmen und Projekten, nachteilig sind oft die geringeren Bezüge und die Ungewissheit. Die Firma ist verpflichtet, für eine konstante Beschäftigung zu sorgen, was sie jedoch oft nicht tut bzw. kann. Durch den Wegfall des konkreten Beschäftigungsgrundes kann somit der Arbeitsvertrag ohne Zahlung von Abfindungen direkt aufgelöst werden.

* Personalvermittler sind Unternehmen oder Einzelpersonen, die Freiberufler in Projekte oder Arbeitnehmer in Festpositionen vermitteln. Ihre Tätigkeit beginnt mit der Ausschreibung des Projekts oder der Stelle und endet mit der Arbeitsaufnahme des Freiberuflers oder Angestellten im Projekt. Die Vermittler üben selbst keinerlei Projektarbeit aus und sind auch nicht für das Ergebnis verantwortlich. Betreiber von Projektbörsen sind typische Vermittler für Freiberufler.

* Dienstleister sind Firmen, die Projekte im Auftrag für andere Firmen durchführen und dabei eigene Mitarbeiter und auch Freiberufler einsetzen, die dann in entweder von zuhause, den Räumlichkeiten des DL oder auch beim Kunden vorort aktiv werden. Die Tätigkeit der Dienstleister beginnt mit der Ausschreibung und endet erst mit dem vollständigen Abschluss des Projektes. Die Dienstleister führen das gesamte Projekt in voller juristischer Verantwortung durch und haben die Verantwortung für die Bereitstellung von Personal und den termingerechten Abschluss desselben. Im Spezialfall tritt der DL nur als eine Art Kapsel für einen zu suchenden Freiberufler auf, indem er das Projekt sucht, formell annimmt und dann selbst als Auftraggeber an einen Freiberufler weiterreicht, der dann als Subunternehmer fungiert. Für den Freiberufler ist diese Zusammenarbeit mit einem indirekten Projektgeber dann vorteilhaft, wenn es sich um einen grossen, solventen Projektgeber und gleichzeitig um einen kleinen, gfs zahlungsschwachen Endkunden handelt, weil in jedem Falle der Projektgeber für die Honorare haftet, auch wenn der Kunde die Zahlung verweigert oder insolvent wird.

== Angebote an Freiberufler==

* Angebote sind meistens räumlich, zeitlich und fachlich begrenzt, was das Wesensmerkmal des Projektes als Werkvertrag erfüllt. Sind sie zeitlich unbegrenzt, liegt meistens ein Dienstvertrag vor. Die fachliche Definition bedeutet mithin aber auch, dass Mindestanforderungen in diesen Bereichen erforderlich sind, die beachtet werden müssen. Angebote umfassen im Fall des Werkvertrages immer die Aufgabenbeschreibung des Anbieters sowie einen Zeitplan und Liefertermin. Im Bereich der Dienstverträge besteht ein Arbeitsablauf ähnlich dem, des Angestellten, der sehr zeitorientiert beschäftigt ist, d.h. Ablauf und Termine sind offen(er).

* Eine Bewerbung auf ein Angebot enthält oft eine Skillslist, die den Freiberufler charakterisiert, sodass der Projektanbieter ersehen kann, was der Freiberufler bisher gemacht hat und u.U. auch wo. Z.B. werden in der skill list alle Projekte der letzten 10 Jahre aufgelistet, aber die Namen der Kunden erst ein Jahr nach dem Abschluss des Auftrages hinzugefügt. (Ausnahme: Referenzen). Dabei ist jedoch zu beachten, dass viele Verträge über Vermittler zustande kommen, die nicht daran interessiert sind, die Namen und Adressen von Kunden und Ansprechpartnern zu veröffentlichen. Die Preisgabe dieser Information ist auch in vielen Verträgen ausdrücklich untersagt. Speziell Projektinhalte dürfen oft nicht offengelegt werden, wenn in Sicherheitsbereichen wie Militär oder Staat gearbeitet wurde, oder es sich bei dem Projekt um eine Vorentwicklung handelt, deren Benennung im Markt seitens des Kunden nicht erwünscht ist. Dem Freiberufler sind damit die Möglichkeiten, Referenten zu nennen, stark eingeschränkt.

* Angebote, die unter Verwendung von virtuellen Marktplätzen (zB. Xing) zustande kommen, haben in der Regel eine ausführliche Projektliste des Freiberuflers im Internet erkennbar. Nicht jeder Auftraggeber findet das gut, hier ist Fingerspitzengefühl erforderlich!

* Oft werden vom Auftraggeber vor der Vergabe eines Projektes Referenzen gefordert, um sich über die Qualität und persönliche Eignung des Freiberuflers ein Bild machen zu können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Freiberufler quasi anstelle eines möglichen Angestellten inmitten einer Projektgruppe arbeiten soll. Neben Fragen zu Inhalten der Projekte spielt dabei auch das Verhalten des Projektnehmers eine Rolle. Dazu ist jedoch festzustellen, dass sich das Arbeiten in einem Team und die Rolle als Freiberufler / Selbständiger formell widersprechen! Es ist deshalb darauf zu achten, dass weder der Freiberufler noch der Projektgeber durch Aussagen oder Fragen den Eindruck erwecken, dass eine Einbindung in die Organisationsstruktur des Kunden erfolgen soll oder vorgelegen hat, da dies von Gerichten inzwischen als Anzeichen einer abhängigen Beschäftigung gewertet wird. Vereinzelt sind Firmen bereits diesbezüglich zu nachträglichen Rentenzahlungen verurteilt worden, da Mitarbeiter von ihnen, ehemaligen Freiberuflern Referenzen gegeben- und sogar Zeugnisse ausgestellt haben, in denen Details zu den Projekten und dem Verhalten im Team benannt wurden. Das eine rechtliche Problem besteht also darin, dass arbeitsrechtlich nur ein Teamleiter Aussagen zur Teamfähgikeit und dem persönlichen Auftreten einer Person machen kann und darf, dies aber wiederum gegenüber Freiberuflern nicht äussern kann oder sollte, da es rentenversicherungsrechtlich problematisch werden könnte. Ein weiteres juristisches Problem besteht darin, dass ein Arbeitnehmer generell nicht ohne Weiteres die Arbeitsleistung einer betriebsfremden Person offen werten oder gar Dritten gegenüber kritisieren kann, da er sonst sich und seine Firma in gefährliches Fahrwasser manövriert, weil diese dann von dem geschäftlich am Markt agierenden Freiberufler wegen geschäftsschädigenden Verhaltens verklagt werden kann, selbst, wenn es sich nicht um Wertungen des persönlichen Auftretens, sondern nur um die Einschätzung der Arbeitsqualität handelt. Daher halten Firmen ihre Mitarbeiter vermehrt an, keine offiziellen Aussagen Dritten gegenüber bezüglich der Leistungen und des Verhaltens dienstleistender Firmen oder Freiberuflern in der Firma zu machen, was letztlich dazu führt, dass keine wirklich verwertbaren oder objektiven Referenzen zu erhalten sind. Viele Projektgeber und in der Folge auch die Freiberufler sehen daher inzwischen von der Forderung oder Nennung von Referenzen ab.

== Vertragserfüllung ==

*Im Falle der Dienstverträge wird in einem Vertrag ein Stundensatz festgelegt, der für die Projektdauer gilt. Um die gearbeiteten Stunden nachzuweisen, müssen diese in geeigneter Form erfasst werden. Die Art der Festlegung und die Person, die den Stundennachweis unterschreibt, sollten ebenfalls im Vertrag festgehalten werden. Unerheblich und sogar kontraprodutiv ist das Festhalten dann, wenn vermieden werden soll, dass offenbar wird, dass es sich um einen scheinbaren Werkvertrag handelt. Bei echten Werkverträgen, wird ein Arbeitsergebnis und etwaiger Liefertermin bestimmt und ein Gesamtpreis festgelegt, der teilweis in Teilbeträgen gezahlt wird. so ist es üblich, eine 10% Anzahlung bei Vertragsschluss zu leisten und zum Vertragsende 90% der Gesamtrechung zu begleichen. 10% hält sich der Auftraggeber zurück, um etwaige Nacharbeiten einfordern zu können. Bei Dienstverträgen endet das Verhältnis mit dem Tage der Beendigung. In beiden Fällen bestehen aber meistens Verpflichtungen für den Projektnehmer, kostenlose Nachbesserungen vorzunehmen, wenn sich Fehler offenbaren. Diese Pflicht ist immer auf eine bestimmte Dauer nach der offiziellen Endabnahme begrenzt, liegt aber in der Praxis zwischen 2 Wochen und bis zu 7 Jahren!

* Am Ende eines Monats oder eines zu vereinbarenden Zeitraums wird eine Rechnung erstellt. Diese unterliegt bei Inlandsrechnungen der gesetzlichen Mehrwertsteuer. Im Vertrag sollten weitere Modalitäten der Rechnungserstellung (zB Reisekosten, Ab/Anfahrt usw) enthalten sein. Im aktuellen Projektgeschäft werden sogenannte all-in Stundensätze verhandelt, in denen alles enthalten ist. Der Freiberufler muss selbst rechnen, wie hoch er den Satz ansetzen muss, um wirtschaftlich sein zu können.

*Im Bereich der IT und des IT-nahen engineering wird vermehrt beobachtet, dass Konzerne eine Stundensatzdeckelung vornehmen, die dazu führt, dass gute Freiberufler mit hochwertiger Ausbildung und viel Erfahrung nicht besetzt werden können, weil der Marktpreis zu hoch ist. Will ein Abteilungs- oder Projektleiter dann dennoch besetzen, so erfolgen imer häufiger Nebenabreden, dass mehr Stunden geschrieben werden, als real erbracht wurden. Der Stundensatzkorrekturfaktor errechnet sich zu: Erfassungszeit = RealeZeit * (Zielstundensatz / Nominalstundensatz). Somit kann ein Projektnehmer z.B. 44h die Woche abrechnen, statt 40h, wenn er statt der gwünschten 66,-/h nur 60,- erhalten darf. Das Problem, dass hierbei entsteht ist einmal, dass die Stundensätze nicht mehr vergleichbar werden und zudem der Auftragsvermittler durch die Scheinstunden mehr verdient, wenn er keinen prozentualen- sondern einen statischen Aufschlag von z.B. 10,- pro Stunde bekommt.

== Vergleich des Einkommens von Angestelltem und Freiberufler ==
Aufgrund unterschiedlicher Leistungen durch den Arbeitgeber / auftraggeber, sowie der Besteuerung unterscheiden sich der Nettoverdienst bei beiden stark von einander:

* Der Angestellte erhält zunächst ein Bruttogehalt, von dem er berufsbedingte Fahrten zum Arbeitplatz, Beiträge zu Berutfsgenossenschaften und Aufwände für Bewerbung und sonstige Sicherstellung der Arbeitskraft, z.B. auch Kuren und eigene Weiterbildung sowie Bücher abziehen kann. Von diesem Gehalt werden die Lohnsteuer und eventuell Kirchensteuer abgezogen, sowie die AN-Anteile der Sozialversicherungen. Daneben bekommt er die AG-Anteile zu den Sozialversicherungen (Krankenkasse, Pflegeversicherung, Rentenversicherung und Arbeitslosenversicherung) vom Arbeitgeber steuerfrei hinzu und er erhält kostenlose Weiterbildungen und Schulungen durch den AG.

* Der Freiberufler führt zunächst von allen Einnahmen ("Erlöse") die vom Auftraggeber eingenommene Umsatzsteuer ab und erhält umgekehrt für Leistungen und erworbene Produkte des geschäftlichen Betriebes die gezahlte Umsatzsteuer zurück. Von diesen Nettoeinnahmen zieht er alle betriebsbedingten Kosten (Büro, Fahrzeug, Arbeitsmittel, Telefon) ab und rechnet umgekehrt virtuelle Privatanteile (besonders für den Geschäftswagen, Telefon etc,) wieder hinzu und errechnet daraus den geschäftlichen Gewinn, wobei er die Privatanteile ebenfalls umsatzversteuern muss. Dieser Gewinn wird dem Freiberufler vollständig als Einkommen gewertet und unterliegt wie beim Angestellten der normalen Einkommensteuer. Werbungskosten wie Bücher, Fahrten zum Projektort kann er nicht abziehen, da er in keinem abhängigen Verhältnis steht. Kosten dieser Art müssen, so möglich, im geschäftlichen Bereich gewinnmindernd verbucht werden. Von diesem Einkommen kann der Freiberufler die Krankenkasse (seit 2010 vollständig) und andere Pauschbeträge steuerlich geltend machen, bevor sich die Summe des zu versteuernden Einkommens berechnet. Aufgrund des komplett steuerfreien AG-Anteils bei der Rentenversicherung steht der Freiberufler hier schlechter, weshalb ihm bei einem bestimmten Gewinn weniger Netto bleibt, als bei einem gleich hohen Bruttogehalt, was bei den Stundensätzen entsprechend berücksichtigt werden muss.

Ein Rechenbeispiel befindet sich hier:
http://www.mikrocontroller.net/topic/225269#2263497

Bei einem Vergleichsgehalt von 65.000 Euro Brutto muss danach im günstigsten Fall (längere Projektdauer, gute Auslastung, wenig Zeitverlust, kaum Fahrten zum Kunden) mindestens ein Stundensatz von 63,- Euro/Stunde erhoben werden. Um dasselbe Vergleichsbrutto mit ungünstigeren Projektbedingungen (100% vorort, längere Fahrten, Unterkunft und kurze Projekte mit mehr Zeitverlust fürs Suchen) müssten über 80 Euro / Stunde verrechnet werden.

Typische Stundensätze im Bereich Engineering und IT liegen bei einer Projektdauer von etwa 6 Monaten zwischen 60,- und 90,- die Stunde, für kürzere Einsätze etwa 10,- darüber. Für Tageseinsätze im Bereich IT liegen die Sätze bei bis zu 200,- Euro/h.

== Vor- und Nachteile des Freiberuflertums ==
=== Vorteile ===
* theoretisch jederzeit freie Entscheidung über Art und Inhalt von Tätigkeiten, freie Zeitgestaltung und freie Ortswahl
* günstigere und umsatzsteuerfreie Beschaffung von Berufsmitteln, Abschreibevorteile bei beruflich genutzten Gegenständen
* volle Absetzbarkeit von Geschäftsausgaben, bei Geschäftswagen soweit beruflich genutzt
* bei der Nutzung des Privat-PKW volle km-Pauschale bei Fahrten von Büro zum Kunden
* volle Verpflegungsmehraufwände ohne Abzüge bei Pauschbeträgen
* Befreiung von der Rentenversicherungspflicht
* Möglichkeit, sich auch bei einem Jahreseinkommen unterhalb der Bemessungsgrenze privat krankenzuversichern

=== Nachteile ===
* Haftung gegenüber dem Auftraggeber, gegenüber dem Gesetz und gegenüber bei geschäftlichen Vorgängen geschädigten Privatpersonen
* stark marktabhängiges, eher unregelmässiges Einkommen
* Aufträge müssen selbst gewonnen werden, keine Bezahlung, wenn keine Arbeit vorhanden
* keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall
* Ersatz von Arbeitszeit bei Projektwegfall
* Notwendigkeit, eigene Betriebsmittel vorzuhalten und zu finanzieren
* da kein Arbeitgeber vorhanden, keine Fahrtkostenerstattung, Verdienstausgleich oder Förderungen
* keine Zuzahlungen zu Sozialabgaben
* Schulungen und Weiterbildung müssen selbst finanziert werden
* erheblich aufwändigere Steuererklärung

=== Anmerkung ===
Ein oft gehörtes Argument ist, der Freiberufler habe die Möglichkeit, sich privat zu versichern und damit Vorteile gegenüber Arbeitnehmern. Dies ist formell so nicht richtig, da sein Vorteil nur darin liegt, generell die Wahl zu haben, gesetzlich oder privat versichert zu sein, während der Angestellte diese Wahl nur ab einem Verdienst oberhalb der Bemessungsgrenze der KV (zur Zeit 44800,-) hat. Auch inhaltlich betrachtet ist das Argument keines, denn Freiberufler, die deutlich weniger, als die BG verdienen, können mit der (einkommensunabhängigen) privaten KV gegenüber der (aufgrund des geringen Einkommens des Freiberufler auch geringen) Beitragshöhe der gesetzlichen KV nicht viel sparen. Umgekehrt bringt bei einem sehr hohen Einkommen der Wahlvorteil auch nur geringen Wert, da die Krankenversicherung auch bei den freiwillig gesetzlich versicherten Selbständigen auf die BG gedeckelt ist.

Dasselbe gilt für die Rentenversicherung: Dem Freiberufler steht es frei, in die gesetzliche RV einzuzahlen und später am allgemeinen Rententopf teilzuhaben oder er kann eine private RV abschließen.

Da sowohl RV als auch KV bei privaten Verträgen unkalkulierbarer sind, können diese besser oder eben auch schlechter ausfallen, als die gesetzliche Absicherung. Der Vorteil, Freirufler zu sein, besteht also darin, die Wahl zu haben, ob man unabhängiger vom Staat sein will und ein gewisses Risiko eingehen möchte oder nicht. Für die Mehrheit der Freiberufler ist in den früheren Jahren das Risiko positiv ausgegangen. Sie haben von den geringen Beiträgen zur RV und KV profitiert. Aktuell scheint die Situation zu kippen: Jüngeren Freiberufler, die noch 20 Jahre oder mehr zu arbeiten haben, scheinen - ein normales Lebensalter von 90J vorausgesetzt - eher Nachteile zu haben.

Der Umstand, dass viele Freiberufler bei den aktuell verschärften Marktbedingungen die Vorsorge vernachlässig haben, bewog die Bundesregierung, einen Rentenversicherungszwang anzudenken.

== Links ==

Vor- und Nachteile des Freiberuflertums:
http://www.gulp.de/kb/org/berufumfeld/neid_was_haben_freiberufler.html

Geplanter Rentenversicherungszwang für Selbständige: http://www.mikrocontroller.net/topic/259161#new

== Literatur ==

* [http://www.amazon.de/Privatrecht-Wolfgang-Kallwass/dp/3800637383/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1295516334&sr=8-1 Privatrecht] von Wolfgang Kallwass, ISBN 978-3800637386; ist eine sehr gute Einführung in das allgemeine Privatrecht, auch für Nichtjuristen verständlich geschrieben.
* [http://www.fliptronics.com/consult.html About Consultancy], Tips für Freiberufler von einem Freiberufler, informativ und witzig, engl.

[[Kategorie:Beruf und Wirtschaft]]

Freiberufler und Angestellte

2014-10-10T11:48:38Z

195.33.171.8: /* Freiberufler */ einiges upgedatet

== Freiberufler oder Angestellter? ==

===Allgemeines und grundsätzliche Unterscheidung ===

* Eine abhängige- oder 'weisungsgebundene' und damit arbeitnehmerische oder arbeitnehmerähnliche Beschäftigung liegt vor, wenn der Dienstnehmer ausschließlich oder überwiegend nach Anweisung des Auftraggebers handelt und auch im Wesentlichen nur für einen Auftraggeber tätig ist. Massgeblich sind hier bei überwiegenden Einkünfte in aufeinander folgenden Steuerjahren und wiederholt auftretende Tätigkeiten, die eine Regelmässigkeit erkennen lassen. Diese Form des Arbeitens wird durch das BGB, das Arbeitsrecht, konkrete Arbeitsverträge -und meistens- auch durch Tarifverträge bestimmt. Als Arbeitnehmer bezeichnet man mithin Personen, die einen solchen Arbeitsvertrag geschlossen haben oder als solche eingestuft werden müssen. Alle anderen sind i.d.R. Freiberufler.

* Bei Freiberuflern handelt es sich um einen Personenkreis, der der Form nach selbständig ist, d.h. auf eigene Rechung und Gefahr arbeitet und seine Leistungen frei am Markt anbietet. Freiberufler sind traditionell Angehörige bestimmter Berufsgruppen, wie Ärzte, Apotheker, Anwälte, Handelsvertreter, Musiker und Ingenieure. Allerdings gibt es bei all diesen Berufsgruppen immer auch Formen der abhängigen Beschäftigung, wie z.B. beim angestellten Arzt im Krankenhaus, dem abhängig beschäftigen Apotheker in einer anderen Apotheke oder einem Pharmaunternehmen, dem angestellten Anwalt in einer Rechtsabteilung eines Industrieunternehmens, der nichtselbständigen Handelsvertreter, der Produkte im Auftrag einer einzigen Firma anbietet, der festangestellte Orchestermusiker und abhängig beschäftigte, nicht beratende Ingenieure. Dem Inhalt nach sind Freiberufler immer Personen, die eine besondere Begabung oder Ausbildung besitzen, die sie in besonderem Mass qualifiziert.

=== Arbeitnehmer ===
* Arbeitsverträge sind vom Gedanken der Fürsorgepflicht gegenüber dem Arbeitnehmer bestimmt, Verträge dieser Art unterliegen auch dem Arbeitsschutzrecht, der Arbeitszeitordnung und anderen Gesetzen. Auch die Teilnahme am Sozialsystem entspringt dem Gedanken der Fürsorge gegenüber dem Arbeitnehmer. Durch die Verpflichtung zur Teilnahme sinkt allerdings der Gestaltungsspielraum des Arbeitnehmers.

* Arbeitnehmer sind vollständig in das Sozialsystem eingebunden und können sich diesem auch nicht entziehen. Neben der Rentenversicherung zahlen sie vor allem in die Arbeitslosenversicherung ein. Lediglich bei der Wahl der Krankenversciherung und der Pflegeversicherung haben sie ab einem gewissen Einkommen auch als Angestellte die Möglichkeit, sich privat zu versichern.

* Arbeitnehmer geniessen eine Reihe von staatlich garantierten Rechten und Vorteilen. So sind sie bis auf wenige Ausnahmefälle nicht juristisch zu belangen, wenn ihnen ein unverschuldeter Fehler unterläuft und es zu Schäden an Personen oder Gegenständen kommt. Hier haftet praktisch immer der Arbeitgeber.

* Arbeitnehmer sind in vielen Fällen verpflichtet, ein gewisses Maß an Überstunden zu leisten, auch wenn diese nicht durch Gleitzeit ausgeglichen werden. Nicht immer werden diese finanziell zusätzlich abgegolten. Dies kann - muss aber nicht - Bestandteil des Vertrages sein, wenn eine festgelegte Menge an Überstunden im Vertrag benannt ist, die mit dem Gehalt abgegolten sind.

=== Freiberufler ===
==== Unterscheidung der Beschäftigungsverhältnis ====
Freiberufler sind Dienstvertragsnehmer oder Werksvertragsnehmer. Dienstverträge sind dabei meistens zeitlich- Werkverträge eher ergebnisorientiert. Es handelt sich bei solchen Werktätigen oft um Spezialisten, deren Wissen nur kurze Zeit oder in Sonderprojekten benötigt wird. Ein Freiberufler braucht in der Regel keinen Meisterbrief, es gibt allerdings Branchen, in denen er vorgeschrieben ist. Ein Freiberufler braucht für seine Tätgikeit keinen Gewerbeschein und gilt auch nicht als gewerbetreibend, es sei denn, er übt zusätzlich noch eine gewerbliche Tätgikeit aus, wie z.B. ein Softwareentwickler, der nicht nur im Auftrag entwickelt, sondern auch selbst Kopien davon vertreibt.

==== Einstufung der geschäftlichen Tätigkeit ====
Der Freiberufler gilt ungeachtet dessen, als geschäftlich tätig. Einen Gewerbeschein benötigt nur die Gewerbetreibende, die geschäftlich tätig sind, die aber nicht den Freiberuflerstatus besitzen. Freiberufler ist, wer einen der typischen Katalogberuf ausübt, sowie nach der Rechtsprechung auch der, der eine den Katalogberufen ähnliche Tätigkeit ausübt. Der Freiberuflerstatus ist streng genommen für jede individuelle Tätigkeit und jedes Projekt neu zu bewerten, was in der Praxis allerdings kaum geschieht, es sei denn, es handelt sich um Grenzfälle oder Streitfälle. In Einzelfääeln kommen Rentenversicherung und Finanzamt bei der Bewertung mitunter zu gegenteiligen Ergebnissen, was dazu führen kann, dass zwar steuerlich scheinbar der Freiberuflerstatus gegeben war, jedoch Rentenversicherungspflicht für ein Projekt entstehen kann.

==== Sozialversicherungspflicht ====
Freiberufler unterliegen nicht dem Zwang zur gesetzlichen Sozialversicherung ((Rentenversicherung und Krankenversicherung). Sie können daher unanhänhig vom Einkommen eigene Versicherungen auf freiwilliger Basis abschließen (sowohl freiwillig gesetzlich, als auch privat). Privat versichern können sich Angestellte dageben nur, wenn er über den gesetzlichen Grenzwerten liegt. (Krankenkasse ca 48k, Rente ca 71k). Die freiwillige gesetzliche Versicherung ist für Freiberufler in der Regel teurer und u.Z. unproduktiv, da weniger Leistungen bei inzwischen gleichen Sätzen gewährt werden. (Die Beitragsgrenzen wurden im Jahre 2009 angepassst). Die privaten Versicherungen sind u.U. günstiger, bergen aber den Nachteil der indirekt an die wirtschaftlichen Erfolge der Versicherungsunternehmen gekoppelten Verträge, was im Alter besonders bei der Krankenkasse sehr nachteilig werden kann, da diese einkommensunabhänig berechnet werden. Diese Überlegungen sollten auf Kranken- Renten- aber auch Unfall-, Rechtsschutz- und Berufsunfähigkeitsversicherung, sowie eine Berufshaftpflichtversicherung angewendet werden. Der Freiberufler benötigt hier im Ggs zum Angestellten mehr Absicherung, vor allem in der Hinsicht, dass er keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall oder eine Rente bei Berufsunfähigkeit erhält.

==== Einkommensverhältnisse ====
Freiberufler haben das oben beschrieben Problem der nichtbezahlten Überstunden dann nicht, wenn sie im Rahmen eines Dienstvertrags alle Zeiten auf die Rechnung schreiben können. Sie können theoretisch Überstunden ablehnen, da sie nicht weisungsgebunden sind. Praktisch werden vom Freiberufler aber Liefertermine gefordert und der Dienstvertrag mitunter gekündigt, wenn sie zu wenige Stunden bringen können, wie im Fall eines Unfalls oder Krankheit. Der Dienstvertrag kann dann einseitig vom Projektgeber aufgelöst- oder es kann Ersatz in Form von Personal vom Freiberufler gefordert werden, sofern dies im Vertrag vereinbart worden ist. Die meisten Freiberufler lassen diesen Paragraphen i.d.R steichen. Freiberufler, die einen Werkvertrag haben, sind in der Zeitgestaltung komplett frei, sie müssen dann aus praktischen Gründen oftmals Überstunden machen, da die Liefertermine verbindlich(er) sind. Diese Überstunden werden logischerweise nicht gezahlt. Daher ist es nötig, bei Werkverträgen, einige Überstunden für Unvorhersehbares einzukalkulieren und trotzdem Termine zu nennen, die gfs. sogar noch Luft für eine eventuelle Krankheit lassen.

=== Scheinselbständige ===
* Scheinselbständige sind angebliche Freiberufler, die gemäß den eingangs erwähnten Kriterien als Angestellte gelten müssten, weil sie z.B. langfristig ausschließlich für einen Auftraggeber tätig sind und sich lediglich den Selbständigenstatus gezielt zugeschrieben haben, um Vorteile zu erwirken. Hier handelt es sich oft um Versuche, die Zwänge des Sozialrechts zu umgehen. Nicht selten sind die Arbeitgeber hier treibende Kraft und beschäftigen Subunternehmer, die letztlich wie Angestellte gefahren werden.

* Scheinselbständig ist nicht, wer unabsichtlich handelt oder unbewusst den Freiberuflerstatus verliert oder im Nachhinein für ein Projekt oder eine Zeitspanne aberkannt bekommt. Er kann nicht wegen Scheinselbständigkeit belangt werden, muss aber u.U. Rentenversicherung nachzahlen, wodurch u.U. mehrere Steuerjahre neu aufgearbeitet werden müssen.

=== Rechtliche Abgrenzung ===

* Die Grenzen zwischen Freiberufler, rentenversicherungspflichtigem Selbständigen und dem Scheinselbständigen sind nicht völlig eindeutig. Die Rechtsprechung ändert sich diesbezüglich permanent, meistens zu Gunsten der Freiberufler. In der jüngsten Vergangenheit wurden verschieden harte Kriterien aufgeweicht, nicht mehr zeitgemäße verworfen und die Grenzen für Dauerbeschäftigungen für nur einen AG bei Fortbestand des Selbständigenstatus ausgeweitet. Genauere Informationen haben Steuerberater und die IHKs.

* Verschiedene Seiten liefern unterschiedliche Ansätze und Interpretationen hinsichtlich der Kriterien. Beispielhaftes Papier zur Abgrenzung eines Selbständigen vom Scheinselbständigen: http://www.mikrocontroller.net/topic/257714#2666969

==Marktteilnehmer Auftraggeber ==
* Zeitarbeitsunternehmen haben Festangestellte, die einen normalen Arbeitsvertrag abgeschlossen haben, welche jedoch Arbeit für den Kunden des Zeitarbeitsunternehmen leisten. Sie werden vom Vertragspartner bezahlt. Vorteil ist für den Arbeitnehmer das Sammeln von Erfahrung in verschiedenen Firmen und Projekten, nachteilig sind oft die geringeren Bezüge und die Ungewissheit. Die Firma ist verpflichtet, für eine konstante Beschäftigung zu sorgen, was sie jedoch oft nicht tut bzw. kann. Durch den Wegfall des konkreten Beschäftigungsgrundes kann somit der Arbeitsvertrag ohne Zahlung von Abfindungen direkt aufgelöst werden.

* Personalvermittler sind Unternehmen oder Einzelpersonen, die Freiberufler in Projekte oder Arbeitnehmer in Festpositionen vermitteln. Ihre Tätigkeit beginnt mit der Ausschreibung des Projekts oder der Stelle und endet mit der Arbeitsaufnahme des Freiberuflers oder Angestellten im Projekt. Die Vermittler üben selbst keinerlei Projektarbeit aus und sind auch nicht für das Ergebnis verantwortlich. Betreiber von Projektbörsen sind typische Vermittler für Freiberufler.

* Dienstleister sind Firmen, die Projekte im Auftrag für andere Firmen durchführen und dabei eigene Mitarbeiter und auch Freiberufler einsetzen, die dann in entweder von zuhause, den Räumlichkeiten des DL oder auch beim Kunden vorort aktiv werden. Die Tätigkeit der Dienstleister beginnt mit der Ausschreibung und endet erst mit dem vollständigen Abschluss des Projektes. Die Dienstleister führen das gesamte Projekt in voller juristischer Verantwortung durch und haben die Verantwortung für die Bereitstellung von Personal und den termingerechten Abschluss desselben. Im Spezialfall tritt der DL nur als eine Art Kapsel für einen zu suchenden Freiberufler auf, indem er das Projekt sucht, formell annimmt und dann selbst als Auftraggeber an einen Freiberufler weiterreicht, der dann als Subunternehmer fungiert. Für den Freiberufler ist diese Zusammenarbeit mit einem indirekten Projektgeber dann vorteilhaft, wenn es sich um einen grossen, solventen Projektgeber und gleichzeitig um einen kleinen, gfs zahlungsschwachen Endkunden handelt, weil in jedem Falle der Projektgeber für die Honorare haftet, auch wenn der Kunde die Zahlung verweigert oder insolvent wird.

== Angebote an Freiberufler==

* Angebote sind meistens räumlich, zeitlich und fachlich begrenzt, was das Wesensmerkmal des Projektes als Werkvertrag erfüllt. Sind sie zeitlich unbegrenzt, liegt meistens ein Dienstvertrag vor. Die fachliche Definition bedeutet mithin aber auch, dass Mindestanforderungen in diesen Bereichen erforderlich sind, die beachtet werden müssen. Angebote umfassen im Fall des Werkvertrages immer die Aufgabenbeschreibung des Anbieters sowie einen Zeitplan und Liefertermin. Im Bereich der Dienstverträge besteht ein Arbeitsablauf ähnlich dem, des Angestellten, der sehr zeitorientiert beschäftigt ist, d.h. Ablauf und Termine sind offen(er).

* Eine Bewerbung auf ein Angebot enthält oft eine Skillslist, die den Freiberufler charakterisiert, sodass der Projektanbieter ersehen kann, was der Freiberufler bisher gemacht hat und u.U. auch wo. Z.B. werden in der skill list alle Projekte der letzten 10 Jahre aufgelistet, aber die Namen der Kunden erst ein Jahr nach dem Abschluss des Auftrages hinzugefügt. (Ausnahme: Referenzen). Dabei ist jedoch zu beachten, dass viele Verträge über Vermittler zustande kommen, die nicht daran interessiert sind, die Namen und Adressen von Kunden und Ansprechpartnern zu veröffentlichen. Die Preisgabe dieser Information ist auch in vielen Verträgen ausdrücklich untersagt. Speziell Projektinhalte dürfen oft nicht offengelegt werden, wenn in Sicherheitsbereichen wie Militär oder Staat gearbeitet wurde, oder es sich bei dem Projekt um eine Vorentwicklung handelt, deren Benennung im Markt seitens des Kunden nicht erwünscht ist. Dem Freiberufler sind damit die Möglichkeiten, Referenten zu nennen, stark eingeschränkt.

* Angebote, die unter Verwendung von virtuellen Marktplätzen (zB. Xing) zustande kommen, haben in der Regel eine ausführliche Projektliste des Freiberuflers im Internet erkennbar. Nicht jeder Auftraggeber findet das gut, hier ist Fingerspitzengefühl erforderlich!

* Oft werden vom Auftraggeber vor der Vergabe eines Projektes Referenzen gefordert, um sich über die Qualität und persönliche Eignung des Freiberuflers ein Bild machen zu können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Freiberufler quasi anstelle eines möglichen Angestellten inmitten einer Projektgruppe arbeiten soll. Neben Fragen zu Inhalten der Projekte spielt dabei auch das Verhalten des Projektnehmers eine Rolle. Dazu ist jedoch festzustellen, dass sich das Arbeiten in einem Team und die Rolle als Freiberufler / Selbständiger formell widersprechen! Es ist deshalb darauf zu achten, dass weder der Freiberufler noch der Projektgeber durch Aussagen oder Fragen den Eindruck erwecken, dass eine Einbindung in die Organisationsstruktur des Kunden erfolgen soll oder vorgelegen hat, da dies von Gerichten inzwischen als Anzeichen einer abhängigen Beschäftigung gewertet wird. Vereinzelt sind Firmen bereits diesbezüglich zu nachträglichen Rentenzahlungen verurteilt worden, da Mitarbeiter von ihnen, ehemaligen Freiberuflern Referenzen gegeben- und sogar Zeugnisse ausgestellt haben, in denen Details zu den Projekten und dem Verhalten im Team benannt wurden. Das eine rechtliche Problem besteht also darin, dass arbeitsrechtlich nur ein Teamleiter Aussagen zur Teamfähgikeit und dem persönlichen Auftreten einer Person machen kann und darf, dies aber wiederum gegenüber Freiberuflern nicht äussern kann oder sollte, da es rentenversicherungsrechtlich problematisch werden könnte. Ein weiteres juristisches Problem besteht darin, dass ein Arbeitnehmer generell nicht ohne Weiteres die Arbeitsleistung einer betriebsfremden Person offen werten oder gar Dritten gegenüber kritisieren kann, da er sonst sich und seine Firma in gefährliches Fahrwasser manövriert, weil diese dann von dem geschäftlich am Markt agierenden Freiberufler wegen geschäftsschädigenden Verhaltens verklagt werden kann, selbst, wenn es sich nicht um Wertungen des persönlichen Auftretens, sondern nur um die Einschätzung der Arbeitsqualität handelt. Daher halten Firmen ihre Mitarbeiter vermehrt an, keine offiziellen Aussagen Dritten gegenüber bezüglich der Leistungen und des Verhaltens dienstleistender Firmen oder Freiberuflern in der Firma zu machen, was letztlich dazu führt, dass keine wirklich verwertbaren oder objektiven Referenzen zu erhalten sind. Viele Projektgeber und in der Folge auch die Freiberufler sehen daher inzwischen von der Forderung oder Nennung von Referenzen ab.

== Vertragserfüllung ==

*Im Falle der Dienstverträge wird in einem Vertrag ein Stundensatz festgelegt, der für die Projektdauer gilt. Um die gearbeiteten Stunden nachzuweisen, müssen diese in geeigneter Form erfasst werden. Die Art der Festlegung und die Person, die den Stundennachweis unterschreibt, sollten ebenfalls im Vertrag festgehalten werden. Unerheblich und sogar kontraprodutiv ist das Festhalten dann, wenn vermieden werden soll, dass offenbar wird, dass es sich um einen scheinbaren Werkvertrag handelt. Bei echten Werkverträgen, wird ein Arbeitsergebnis und etwaiger Liefertermin bestimmt und ein Gesamtpreis festgelegt, der teilweis in Teilbeträgen gezahlt wird. so ist es üblich, eine 10% Anzahlung bei Vertragsschluss zu leisten und zum Vertragsende 90% der Gesamtrechung zu begleichen. 10% hält sich der Auftraggeber zurück, um etwaige Nacharbeiten einfordern zu können. Bei Dienstverträgen endet das Verhältnis mit dem Tage der Beendigung. In beiden Fällen bestehen aber meistens Verpflichtungen für den Projektnehmer, kostenlose Nachbesserungen vorzunehmen, wenn sich Fehler offenbaren. Diese Pflicht ist immer auf eine bestimmte Dauer nach der offiziellen Endabnahme begrenzt, liegt aber in der Praxis zwischen 2 Wochen und bis zu 7 Jahren!

* Am Ende eines Monats oder eines zu vereinbarenden Zeitraums wird eine Rechnung erstellt. Diese unterliegt bei Inlandsrechnungen der gesetzlichen Mehrwertsteuer. Im Vertrag sollten weitere Modalitäten der Rechnungserstellung (zB Reisekosten, Ab/Anfahrt usw) enthalten sein. Im aktuellen Projektgeschäft werden sogenannte all-in Stundensätze verhandelt, in denen alles enthalten ist. Der Freiberufler muss selbst rechnen, wie hoch er den Satz ansetzen muss, um wirtschaftlich sein zu können.

*Im Bereich der IT und des IT-nahen engineering wird vermehrt beobachtet, dass Konzerne eine Stundensatzdeckelung vornehmen, die dazu führt, dass gute Freiberufler mit hochwertiger Ausbildung und viel Erfahrung nicht besetzt werden können, weil der Marktpreis zu hoch ist. Will ein Abteilungs- oder Projektleiter dann dennoch besetzen, so erfolgen imer häufiger Nebenabreden, dass mehr Stunden geschrieben werden, als real erbracht wurden. Der Stundensatzkorrekturfaktor errechnet sich zu: Erfassungszeit = RealeZeit * (Zielstundensatz / Nominalstundensatz). Somit kann ein Projektnehmer z.B. 44h die Woche abrechnen, statt 40h, wenn er statt der gwünschten 66,-/h nur 60,- erhalten darf. Das Problem, dass hierbei entsteht ist einmal, dass die Stundensätze nicht mehr vergleichbar werden und zudem der Auftragsvermittler durch die Scheinstunden mehr verdient, wenn er keinen prozentualen- sondern einen statischen Aufschlag von z.B. 10,- pro Stunde bekommt.

== Vergleich des Einkommens von Angestelltem und Freiberufler ==
Einkommen, Besteuerung und Nettoverdienst unterscheiden sich bei beiden:

* Der Angestellte erhält ein Bruttogehalt, von dem er Werbungskosten wie Bücher, Fahrten zum Arbeitplatz abziehen kann. Von diesem Gehalt wird die Lohnsteuer und Kirchensteuer abgezogen, sowie die AN-Anteile der Sozialversicherungen. Ferner bekommt er die AG-Anteile zu den Sozialversicherungen (Krankenkasse, Pflegeversicherung, Rentenversicherung und Arbeitslosenversicherung) vom Arbeitgeber steuerfrei hinzu.

* Der Freiberufler zieht von allen Umsätzen ("Erlöse") die betriebsbedingten Kosten ab, führt die Umsatzsteuer ab, die er vom Auftraggeber bekommen hat und rechnet virtuelle Privatanteile (besonders für den Geschäftswagen, Telefon etc,) hinzu und erhält daraus den geschäftlichen Gewinn. Privatanteile muss er zusätzlich umsatzversteuern. Dieser Gewinn wird dem Freiberufler vollständig als Einkommen gewertet und unterliegt der Einkommensteuer. Werbungskosten wie Bücher, Fahrten zum Arbeitplatz kann er nicht abziehen, da er in keinem abhängigen Verhältnis steht. Kosten dieser Art müssen, so möglich, im geschäftlichen Bereich gewinnmindernd verbucht werden. Von diesem Einkommen kann der Freiberufler Teile der Krankenkasse und anderer Aufwendungen steuerlich geltend machen, bevor sich die Summe des zu versteuernden Einkommens berechnet. Aufgrund der komplett steuerfreien AG-Anteile steht der Freiberufler hier schlechter, weshalb ihm bei einem bestimmten Gewinn immer weniger Netto (und der Rentenkasse) bleibt, als bei einem gleich hohen Bruttogehalt, was bei den Stundensätzen entsprechend berücksichtigt werden muss.

Ein Rechenbeispiel befindet sich hier:
http://www.mikrocontroller.net/topic/225269#2263497

Bei einem Vergleichsgehalt von 65.000 Euro Brutto muss danach im günstigsten Fall (längere Projektdauer, gute Auslastung, wenig Zeitverlust, kaum Fahrten zum Kunden) mindestens ein Stundensatz von 63,- Euro/Stunde erhoben werden. Um dasselbe Vergleichsbrutto mit ungünstigeren Projektbedingungen (100% vorort, längere Fahrten, Unterkunft und kurze Projekte mit mehr Zeitverlust fürs Suchen) müssten über 80 Euro / Stunde verrechnet werden.

Typische Stundensätze im Bereich Engineering und IT liegen um 70,- bis 80,- die Stunde, für längere Einsätze in etwa 10,- darunter, für sehr kurze Einsätze im Bereich von Tagen bei 100,- bis 180,- Euro.

== Vor- und Nachteile des Freiberuflertums ==
=== Vorteile ===
* theoretisch jederzeit freie Entscheidung über Art und Inhalt von Tätigkeiten, freie Zeitgestaltung und freie Ortswahl
* günstigere und umsatzsteuerfreie Beschaffung von Berufsmitteln, Abschreibevorteile bei beruflich genutzten Gegenständen
* volle Absetzbarkeit von Geschäftsausgaben, bei Geschäftswagen soweit beruflich genutzt
* bei der Nutzung des Privat-PKW volle km-Pauschale bei Fahrten von Büro zum Kunden
* volle Verpflegungsmehraufwände ohne Abzüge bei Pauschbeträgen
* Befreiung von der Rentenversicherungspflicht
* Möglichkeit, sich auch bei einem Jahreseinkommen unterhalb der Bemessungsgrenze privat krankenzuversichern

=== Nachteile ===
* Haftung gegenüber dem Auftraggeber, gegenüber dem Gesetz und gegenüber bei geschäftlichen Vorgängen geschädigten Privatpersonen
* stark marktabhängiges, eher unregelmässiges Einkommen
* Aufträge müssen selbst gewonnen werden, keine Bezahlung, wenn keine Arbeit vorhanden
* keine Lohnfortzahlung im Krankheitsfall
* Ersatz von Arbeitszeit bei Projektwegfall
* Notwendigkeit, eigene Betriebsmittel vorzuhalten und zu finanzieren
* da kein Arbeitgeber vorhanden, keine Fahrtkostenerstattung, Verdienstausgleich oder Förderungen
* keine Zuzahlungen zu Sozialabgaben
* Schulungen und Weiterbildung müssen selbst finanziert werden
* erheblich aufwändigere Steuererklärung

=== Anmerkung ===
Ein oft gehörtes Argument ist, der Freiberufler habe die Möglichkeit, sich privat zu versichern und damit Vorteile gegenüber Arbeitnehmern. Dies ist formell so nicht richtig, da sein Vorteil nur darin liegt, generell die Wahl zu haben, gesetzlich oder privat versichert zu sein, während der Angestellte diese Wahl nur ab einem Verdienst oberhalb der Bemessungsgrenze der KV (zur Zeit 44800,-) hat. Auch inhaltlich betrachtet ist das Argument keines, denn Freiberufler, die deutlich weniger, als die BG verdienen, können mit der (einkommensunabhängigen) privaten KV gegenüber der (aufgrund des geringen Einkommens des Freiberufler auch geringen) Beitragshöhe der gesetzlichen KV nicht viel sparen. Umgekehrt bringt bei einem sehr hohen Einkommen der Wahlvorteil auch nur geringen Wert, da die Krankenversicherung auch bei den freiwillig gesetzlich versicherten Selbständigen auf die BG gedeckelt ist.

Dasselbe gilt für die Rentenversicherung: Dem Freiberufler steht es frei, in die gesetzliche RV einzuzahlen und später am allgemeinen Rententopf teilzuhaben oder er kann eine private RV abschließen.

Da sowohl RV als auch KV bei privaten Verträgen unkalkulierbarer sind, können diese besser oder eben auch schlechter ausfallen, als die gesetzliche Absicherung. Der Vorteil, Freirufler zu sein, besteht also darin, die Wahl zu haben, ob man unabhängiger vom Staat sein will und ein gewisses Risiko eingehen möchte oder nicht. Für die Mehrheit der Freiberufler ist in den früheren Jahren das Risiko positiv ausgegangen. Sie haben von den geringen Beiträgen zur RV und KV profitiert. Aktuell scheint die Situation zu kippen: Jüngeren Freiberufler, die noch 20 Jahre oder mehr zu arbeiten haben, scheinen - ein normales Lebensalter von 90J vorausgesetzt - eher Nachteile zu haben.

Der Umstand, dass viele Freiberufler bei den aktuell verschärften Marktbedingungen die Vorsorge vernachlässig haben, bewog die Bundesregierung, einen Rentenversicherungszwang anzudenken.

== Links ==

Vor- und Nachteile des Freiberuflertums:
http://www.gulp.de/kb/org/berufumfeld/neid_was_haben_freiberufler.html

Geplanter Rentenversicherungszwang für Selbständige: http://www.mikrocontroller.net/topic/259161#new

== Literatur ==

* [http://www.amazon.de/Privatrecht-Wolfgang-Kallwass/dp/3800637383/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1295516334&sr=8-1 Privatrecht] von Wolfgang Kallwass, ISBN 978-3800637386; ist eine sehr gute Einführung in das allgemeine Privatrecht, auch für Nichtjuristen verständlich geschrieben.
* [http://www.fliptronics.com/consult.html About Consultancy], Tips für Freiberufler von einem Freiberufler, informativ und witzig, engl.

[[Kategorie:Beruf und Wirtschaft]]

FPGA Soft Core

2014-09-04T12:19:13Z

195.33.171.8: Propeller

== Einleitung ==

Ein soft core (engl. weicher Kern) ist ein Prozessor bzw. Mikrocontroller, welcher sich in einem FPGA befindet. Im Gegensatz zum hard core (engl. harter Kern) besteht er aus reiner Anwenderlogik im FPGA und ist nicht fest auf dem Chip platziert.

Vorteile:
* Flexible Anwendung, das FPGA '''kann''' bei Bedarf mit einem SoftCore versehen werden; es wird keine Chipfläche für einen eventuell ungenutzen Hard Core verschwendet (Kosten!)
* Einige Softcore sind sehr flexibel konfigurierbar (16/32 Bit Datenpfade, Zusatzmodule, Spezielle Anwenderbefehle etc.)
* Kleine Softcores können mehrfach im FPGA parallel platziert und verwendet werden, dadurch erhöht sich die Datenverabreitungskapazität (z. B. ein RX Prozessor und ein TX-Prozessor)

Nachteile:
* Geringere Geschwindigkeit als Hard Cores

Ein soft core wird gern für etwas komplexere Aufgaben verwendet, bei denen es nicht auf allerhöchste Geschwindigkeit ankommt, z. B. eine Displayansteuerung.

Die Taktfrequenzen sind stark vom FPGA-Typ und der FPGA-Auslastung (freie Logikressourcen) abhängig.

Eine große Anzahl frei verfügbarer Soft-CPUs gibt es auf [http://www.opencores.org/browse.cgi/filter/category_microprocessor OpenCores.org]. Die vorhandene Palette reicht von Nachbauten vorhandener Prozessoren, wie des AVR, PIC oder MIPS, bis hin zu eigenen Entwicklungen, wie dem "16 Bit Microcontroller" (c16), der speziell für FPGAs optimiert ist und mit einem eigenen RTOS kommt. Ein anderer ist z. B. der 32-bit OpenRisc 1000, für den eine Version der GNU Tools für die Software Entwicklung zur Verfügung stehen.

Hier soll ein kleiner Überblick über vorhandene Softcores entstehen, für welche Softwarunterstützung existiert und welche Leistungen zu erwarten sind.
Es nützt einem oft der tollste Softcore nicht, wenn er sich nicht entsprechend programmieren läßt. Für LatticeMico32, MicroBlaze und NIOS ist jeweils ein Systembuilder verfügbar. Damit lassen sich leicht und übersichtlich Prozessor und Peripherie konfigurieren.

== 8 Bit Soft Cores ==

{| border="1" class="wikitable sortable" id="softcores"
|-
!Name
!optimiert für
!Quellcode
!max. Programmspeicher
!Programmierung
!Toolchain
!Leistung
!Lizenz/Preis
!Weblink
|-
|AX8
|entfällt
|ja, VHDL
|2k (8k)
|asm, C, Basic, [[Ada]]...
|GCC/WinAVR, ...
|wie AT90S2313 mit 30-50MHz
|
|[http://www.opencores.org/project,ax8 OpenCores]
|-
|T51
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm, Basic, C, ...
|sdcc, MCS-Basic, ...
|single cycle 8051, z. B. 40 MHz auf Spartan3
|
|[http://www.opencores.org/projects.cgi/web/t51/overview OpenCores] [[T51-Core]]
|-
|8051 IP Core
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm, Basic, C, ...
|sdcc, MCS-Basic, ...
|1-4 cycle 8051
|open IP-Core
|[http://www.oregano.at/ip/8051.htm Oregano Systems]
|-
|LatticeMico8
|Lattice
|ja, Verilog & VHDL
|
|asm, C
|GNU Toolchain
|
|open IP-core
|[http://www.latticesemi.com/products/intellectualproperty/referencedesigns/8bitmicrocontrollermico8.cfm Lattice]
|-
|PicoBlaze
|Xilinx
|ja, VHDL
|2k (1024 Befehle)
|asm (DOS/ dosbox)
|
|lt. Xilinx 100 MIPS
|Xilinx Reference Design License
|[http://www.xilinx.com/picoblaze Xilinx]
|-
|PacoBlaze
|entfällt
|ja, Verilog
|wie PicoBlaze
|asm (geschrieben in Java)
|KCAsm
|wie Picoblaze
|modifizierte BSD Lizenz
|[http://bleyer.org/pacoblaze/ PacoBlaze]
|-
|Panda
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm
|HASM, Builder SW
|je nach Konfiguration
|Free IP, Boost
|[http://www.logicsolutions.ch/Download.htm LogicSolutions]
|-
|Proteus
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm
|HASM, Builder SW
|je nach Konfiguration
|Free IP, Boost
|[http://www.logicsolutions.ch/Download.htm LogicSolutions]
|-
|embedded Z8 (UB8820)
|XILINX, ASIC syn.
|ja, VHDL
|64k
|asm
|[http://john.ccac.rwth-aachen.de:8000/as/ Makroassembler AS]
|je nach Konfiguration
|Free IP
|[http://www.dynamic-technologies.de/papa/z8/current.tgz embeddedZ8 site]
|-
|bo8
|
|ja, VHDL
|n*64k
|asm
|
|
|Creative Commons
|[http://www.mikrocontroller.net/articles/8bit-CPU:_bo8 bo8]
|}

=== Picoblaze ===

Dabei handelt es sich um einen sehr kleinen, aber dennoch sehr leistungsfähigen Microprozessor.

Eigenschaften:

*nur 76-93 Slices Ressourcenbedarf
*16 8-Bit Register
*1024 Befehle Programmspeicher (Version für Spartan-II nur 256 Befehle)
*18-Bit Befehle, RISC (Version für Spartan-II hat 16-Bit Befehle)
*'''Alle''' Befehle dauern zwei Takte
*Interruptunterstützung
*8-Bit IO-Bus
*Indirekte Addressierung möglich
*Programmspeicher durch Bankumschaltung erweiterbar
*Assembler als Kommandozeilenprogramm verfügbar
*Entwicklungsumgebung pBlazeIDE verfuegbar mit integriertem Assembler
*Schneller Programmdownload über JTAG während der Entwicklung
*37..102 MIPS, abhängig von der FPGA-Familie

=== AX8 ===
Der AX8-Core entspricht fast einem Atmel AT90S2313. Ihm fehlen noch Hardwareeinheiten wie EEPROM, Watchdog und die verschiedenen Powerdown-Modi.

* Ressourcenbedarf: ~ 1400 Xilinx-Slices
* erreichbare Geschwindigkeit auf einem Spartan3-1000: 50 MHz
* als Toolchain kann problemlos WinAVR o.ä. verwendet werden

Die ROM-Beschreibung muss angepasst werden, damit XST einen BlockRAM generieren kann (ein passendes hex2rom gibts hier: [http://www.mikrocontroller.net/topic/91160 hex2rom]).

Der Core lässt sich leicht mit Speicher (8KByte ROM), einem EEPROM (bis zu 64KByte), zwei Ports und einem Watchdog erweitern. Damit entspricht der AX8 dann einem AT90S8535, bis auf die anderen Timer/Counter und die fehlende SPI-Schnittstelle.

Für Entwicklungszwecke lässt sich der ROM-Inhalt - wie beim Picoblaze - per JTAG-Schnittstelle updaten. Somit kann neue Software getestet werden, ohne das Design neu zu synthetisieren. Dafür benötigt man die Werkzeuge hex2svf, svf2xsvf und xsvfplayer. Im FPGA füllt dann eine State-Machine am JTAG-Port einen DualPort-RAM (ROM :-))

Im Gegensatz zu neueren AVR-Controllern wie dem ATMega8, fehlen dem AX8-Core Befehle wie MOVW, MUL und FMUL. Außerdem fehlen Hardwareeinheiten, wie I2C und erweiterte Timer. Die größte Beschränkung aber ist der maximale Programmspeicherplatz von 8KByte. Mehr Speicher macht größere Änderungen am VHDL-Code des Cores erforderlich.

=== AVR8 ===

The AVR8 Soft Processor core is an AVR instruction set compatible processor that is optimized to run on the Butterfly Flight or Butterfly Light FPGA hardware. It is based on the '''ATmega103''' processor and includes a full toolchain to compile and run C code developed with avr-gcc.

http://gadgetfactory.net/gf/project/avr_core/

=== Panda ===
Es steht eine grafische Builder SW zur Verfügung um ein System inklusive Peripheriern zu generieren, ohne VHDL schreiben zu müssen. Einige Peripherieren (Timer, Ports, etc.) sind bereits integriert, eigene Peripherien können in die SW integriert werden.
Der Prozessor ist stark konfigurierbar (z. B. Ein/Ausschalten einzelner Instruktionen).

=== Proteus ===
Der Prozessor kann durch über 20 Generics perfekt an das Projekt angepasst werden. Es lassen sich beispielsweise Wortbreite, Instruktionen, Pipelining und Register anpassen. Es gibt auch eine JTAG Debugging Software zum Prozessor, die es auch ermöglicht mehrere Prozessoren in einem Chip zu Debuggen. Auch benutzerdefinierte Instruktionen werden unterstützt.
Proteus hat für Daten und Instruktionen zwei separate Wishbone Interfaces und ist zu 100% Herstellerunabhängig. In seiner kleinsten Konfiguration benötigt Proteus weniger als 300 LUTs.

=== embedded Z8 (UB8820/UB8840) ===
Frei konfigurierbarer Mikrokontroller Core der sich an der Architekture des UB8820/... orientiert (damit dem z8 entsprechend)

Eigenschaften:

*konfigurierbare Anzahl der Registersets

=== bo8 ===
Die CPU bo8 ist Teil eines auf mikrocontroller.net vorgestellten Gesamt-Projekts. Sie hat einen vollständigen Befehlssatz mit 256 OpCodes. Die Berechnung der Dauer von Befehlsfolgen durch Abzählen von Zyklen ist sehr einfach. Die CPU kann eine unbestimmte Anzahl von 64KByte-Seiten adressieren. Nachteilig sind die fehlenden Interrupts und die bisher fehlenden Aussagen zur maximalen Taktfrequenz.

== 16 Bit Soft Cores ==

{| border="1" class="wikitable sortable" id="softcores"
|-
!Name
!optimiert für
!Quellcode
!Programmierung
!Toolchain
!Leistung
!Lizenz/Preis
!Weblink
|-
|TG68
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++, ..
|GCC, (68k-compatible)
|
|LGPL
|[http://www.opencores.org/projects.cgi/web/tg68/overview OpenCores.org]
|
|-
|UCore
|Altera
|VHDL
|Assembler
|Assembler, Emulator
|single cycle per instruction
|
|Artikel [http://www.mikrocontroller.net/articles/16/32Bit_Computer/Konsole] HP [http://www.goldmomo.de]
|}

=== TG68 ===
* 68000 kompatible
* Recourcenbedarf: ~2700 Xilinx Slices, ~4000 LC's auf Altera Cyclone II

== 32 Bit Soft Cores ==
=== Übersicht ===

{| border="1" class="wikitable sortable" id="softcores"
|-
!Name
!optimiert für
!Quellcode
!Programmierung
!Toolchain
!Leistung
!Lizenz/Preis
!Weblink
|-
|HiCoVec Vektorprozessor
|Xilinx Spartan3A
|ja, VHDL
|asm, C
|GCC, HiCoVec Assembler
|Flexible Vektoreinheit
|GPL
|[http://www.hs-augsburg.de/~kiefer/hicovec HS-Augsburg]
|-
|LatticeMico32
|Lattice, siehe aber soc-lm32
|ja, Verilog
|asm, C, C++
|GCC, MSB
|
|open IP-core
|[http://www.latticesemi.com/products/intellectualproperty/ipcores/mico32/ Lattice]
|-
|Leon
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++
|GCC (SPARC-compatible)
|
|GPL
|[http://www.gaisler.com Gaisler Research]
|-
|MicroBlaze
|Xilinx
|Nein
|asm, C, C++
|GCC, EDK
|
|EDK $500/Jahr
|[http://www.xilinx.com/products/design_resources/proc_central/microblaze.htm Xilinx] [http://de.wikipedia.org/wiki/MicroBlaze MicroBlaze bei Wikipedia]
|-
|NIOS II
|Altera
|Nein
|asm, C, C++
|GCC, SOPC, EDS
|
|mit Nios II Eval-Kit ab $400, oder $3000 - Nios II/e core free (12/2009)
|[http://www.altera.com/nios2 Altera]
|-
|OpenRISC
|
|Ja, Verilog
|asm, C, C++, ..
|GCC
|
|
|[http://www.opencores.org/projects.cgi/web/or1k/overview OpenCores]
|-
|Plasma
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++
|GCC (MIPS-compatible)
|
|GPL
|[http://www.opencores.org/ OpenCores.org]
|-
|Propeller 2
|
|Ja, VHDL
|C,
|Parallax IDE
|
|GPL3
|[http://www.parallax.com]
|-
|Zylin CPU (ZPU)
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++
|GCC
|
|FreeBSD/GPL
|[http://opensource.zylin.com/zpu.htm Zylin.com]
|}

Einen ersten Eindruck von derLeistungsfähigkeit der 32 Bit SoftCores gibt z. B.
die [http://www.gaisler.com/doc/Evaluation_of_synthesizable_CPU_cores.pdf Master-Arbeit "Evaluation of synthesizable CPU cores"] aus dem Jahr 2004.
Diese Vergleicht den Leon 2, MicroBlaze und OpenRISC 1200 miteinander.

=== Lattice Mico32 und soc-lm32 ===

Mico32 ist eine 32 Bit pipelined RISC CPU. Die steht unter einer OpenSource
Lizenz und liegt komplett im Verilog Quelltext vor. Sowohl die CPU Architektur als auch der Resourcenbedarf ist vergleichbar mit dem MicroBlaze von Xilinx, ist allerdings eine eigenständige Entwicklung von Lattice.

* Recourcenbedarf: ~1600 Slices (Lattice/Xilinx)
* Erreicht ca. 80-116MHz auf ECP2 und XP2 Devices von Lattice und ca. 100 MHz auf Spartan3 Generation FPGAs,
* Konfigurierbare D- und I-Caches (aus BRAM oder Distributed RAM)
* 2 Wishbone-Interfaces: Für Daten-Load&Store und Instruction-Fetch
* Systembuilder mit automatisch erstellten Wishbone Arbitern
* Keine Begrenzung in Anzahl der benutzten Wishbone Busse
* Kompletter GNU Toolchain aus binutils, gcc und gdb
* Eclipse Entwicklungsumgebung, gemanagte C und C++ Entwicklung
* Automatische Treibererstellung durch den Systembuilder
* In Lattice Bausteinen gleichzeitige Benutzung des Logikanalyzers und Debuggers

Neben dem Original, das man von [http://www.latticesemi.com/products/intellectualproperty/ipcores/mico32/index.cfm Lattice] herunterladen kann, und dessen Toolchain erstmal auf Windows mit Lattice FPGAs ausgelegt ist, gibt es noch [http://www.das-labor.org/wiki/Soc-lm32 soc-lm32]. soc-lm32 ist eine Portierung auf Altera und Xilinx Bausteine und benutzt einen Makefile-basierten Workflow.

Eine von Lattice in Auftrag gegebene Portierung von uC-Linux ist verfügbar
(http://www.theobroma-systems.com/mico32/).

Nachteile: bis jetzt gibt es keine Version mit FPU (kann über Wishbone als Peripherie angeflanscht werden) oder MMU.

=== Leon ===

Dieser Prozessorkern ist komplett SPARC V8 kompatibel -- beliebige SPARC Compiler können verwendet werden (z. B. bcc, ). Neben dem Kern selbst steht auch eine breite Auswahl an Peripherie in Form von VHDL-Komponenten zur Vefügung. Als On-Chip Interconnect kommt AMBA (AHB + APB) zum Einsatz.

* Recourcenbedarf: ~4000 Xilinx Slices, 10 BRAMs (minimal-konfiguration)
* Erreicht ca. 50 MHz auf Spartan3 Generation FPGAs

=== MicroBlaze & Nachbauten ===

'''MicroBlaze''' ist ein Core der von der Firma Xilinx speziell für deren FPGAs zur Verfügung gestellt wird. Er ist u.a. mit der XPS-Software instanziier- und konfigurierbar. Die Softwareentwicklung erfolgt in C mittels der Software EDK.

Microblaze ist im gegensatz zu PicoBlaze kommerziell und erfordert eine Lizenz.

=== Propeller ===
Komplettes Open Source Paket aus SoftCore, IDE und Debugging des Propeller 2 uCs:
http://de.wikipedia.org/wiki/Parallax_Propeller
http://www.parallax.com/microcontrollers/propeller-1-open-source

=== ZPU ===
http://www.mikrocontroller.net/articles/ZPU:_Softcore_Implementierung_auf_Spartan-3_FPGA

[[Category:FPGA und Co]]

FPGA Soft Core

2014-09-04T12:15:17Z

195.33.171.8: /* PicoBlaze */

== Einleitung ==

Ein soft core (engl. weicher Kern) ist ein Prozessor bzw. Mikrocontroller, welcher sich in einem FPGA befindet. Im Gegensatz zum hard core (engl. harter Kern) besteht er aus reiner Anwenderlogik im FPGA und ist nicht fest auf dem Chip platziert.

Vorteile:
* Flexible Anwendung, das FPGA '''kann''' bei Bedarf mit einem SoftCore versehen werden; es wird keine Chipfläche für einen eventuell ungenutzen Hard Core verschwendet (Kosten!)
* Einige Softcore sind sehr flexibel konfigurierbar (16/32 Bit Datenpfade, Zusatzmodule, Spezielle Anwenderbefehle etc.)
* Kleine Softcores können mehrfach im FPGA parallel platziert und verwendet werden, dadurch erhöht sich die Datenverabreitungskapazität (z. B. ein RX Prozessor und ein TX-Prozessor)

Nachteile:
* Geringere Geschwindigkeit als Hard Cores

Ein soft core wird gern für etwas komplexere Aufgaben verwendet, bei denen es nicht auf allerhöchste Geschwindigkeit ankommt, z. B. eine Displayansteuerung.

Die Taktfrequenzen sind stark vom FPGA-Typ und der FPGA-Auslastung (freie Logikressourcen) abhängig.

Eine große Anzahl frei verfügbarer Soft-CPUs gibt es auf [http://www.opencores.org/browse.cgi/filter/category_microprocessor OpenCores.org]. Die vorhandene Palette reicht von Nachbauten vorhandener Prozessoren, wie des AVR, PIC oder MIPS, bis hin zu eigenen Entwicklungen, wie dem "16 Bit Microcontroller" (c16), der speziell für FPGAs optimiert ist und mit einem eigenen RTOS kommt. Ein anderer ist z. B. der 32-bit OpenRisc 1000, für den eine Version der GNU Tools für die Software Entwicklung zur Verfügung stehen.

Hier soll ein kleiner Überblick über vorhandene Softcores entstehen, für welche Softwarunterstützung existiert und welche Leistungen zu erwarten sind.
Es nützt einem oft der tollste Softcore nicht, wenn er sich nicht entsprechend programmieren läßt. Für LatticeMico32, MicroBlaze und NIOS ist jeweils ein Systembuilder verfügbar. Damit lassen sich leicht und übersichtlich Prozessor und Peripherie konfigurieren.

== 8 Bit Soft Cores ==

{| border="1" class="wikitable sortable" id="softcores"
|-
!Name
!optimiert für
!Quellcode
!max. Programmspeicher
!Programmierung
!Toolchain
!Leistung
!Lizenz/Preis
!Weblink
|-
|AX8
|entfällt
|ja, VHDL
|2k (8k)
|asm, C, Basic, [[Ada]]...
|GCC/WinAVR, ...
|wie AT90S2313 mit 30-50MHz
|
|[http://www.opencores.org/project,ax8 OpenCores]
|-
|T51
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm, Basic, C, ...
|sdcc, MCS-Basic, ...
|single cycle 8051, z. B. 40 MHz auf Spartan3
|
|[http://www.opencores.org/projects.cgi/web/t51/overview OpenCores] [[T51-Core]]
|-
|8051 IP Core
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm, Basic, C, ...
|sdcc, MCS-Basic, ...
|1-4 cycle 8051
|open IP-Core
|[http://www.oregano.at/ip/8051.htm Oregano Systems]
|-
|LatticeMico8
|Lattice
|ja, Verilog & VHDL
|
|asm, C
|GNU Toolchain
|
|open IP-core
|[http://www.latticesemi.com/products/intellectualproperty/referencedesigns/8bitmicrocontrollermico8.cfm Lattice]
|-
|PicoBlaze
|Xilinx
|ja, VHDL
|2k (1024 Befehle)
|asm (DOS/ dosbox)
|
|lt. Xilinx 100 MIPS
|Xilinx Reference Design License
|[http://www.xilinx.com/picoblaze Xilinx]
|-
|PacoBlaze
|entfällt
|ja, Verilog
|wie PicoBlaze
|asm (geschrieben in Java)
|KCAsm
|wie Picoblaze
|modifizierte BSD Lizenz
|[http://bleyer.org/pacoblaze/ PacoBlaze]
|-
|Panda
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm
|HASM, Builder SW
|je nach Konfiguration
|Free IP, Boost
|[http://www.logicsolutions.ch/Download.htm LogicSolutions]
|-
|Proteus
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm
|HASM, Builder SW
|je nach Konfiguration
|Free IP, Boost
|[http://www.logicsolutions.ch/Download.htm LogicSolutions]
|-
|embedded Z8 (UB8820)
|XILINX, ASIC syn.
|ja, VHDL
|64k
|asm
|[http://john.ccac.rwth-aachen.de:8000/as/ Makroassembler AS]
|je nach Konfiguration
|Free IP
|[http://www.dynamic-technologies.de/papa/z8/current.tgz embeddedZ8 site]
|-
|bo8
|
|ja, VHDL
|n*64k
|asm
|
|
|Creative Commons
|[http://www.mikrocontroller.net/articles/8bit-CPU:_bo8 bo8]
|}

=== Picoblaze ===

Dabei handelt es sich um einen sehr kleinen, aber dennoch sehr leistungsfähigen Microprozessor.

Eigenschaften:

*nur 76-93 Slices Ressourcenbedarf
*16 8-Bit Register
*1024 Befehle Programmspeicher (Version für Spartan-II nur 256 Befehle)
*18-Bit Befehle, RISC (Version für Spartan-II hat 16-Bit Befehle)
*'''Alle''' Befehle dauern zwei Takte
*Interruptunterstützung
*8-Bit IO-Bus
*Indirekte Addressierung möglich
*Programmspeicher durch Bankumschaltung erweiterbar
*Assembler als Kommandozeilenprogramm verfügbar
*Entwicklungsumgebung pBlazeIDE verfuegbar mit integriertem Assembler
*Schneller Programmdownload über JTAG während der Entwicklung
*37..102 MIPS, abhängig von der FPGA-Familie

=== AX8 ===
Der AX8-Core entspricht fast einem Atmel AT90S2313. Ihm fehlen noch Hardwareeinheiten wie EEPROM, Watchdog und die verschiedenen Powerdown-Modi.

* Ressourcenbedarf: ~ 1400 Xilinx-Slices
* erreichbare Geschwindigkeit auf einem Spartan3-1000: 50 MHz
* als Toolchain kann problemlos WinAVR o.ä. verwendet werden

Die ROM-Beschreibung muss angepasst werden, damit XST einen BlockRAM generieren kann (ein passendes hex2rom gibts hier: [http://www.mikrocontroller.net/topic/91160 hex2rom]).

Der Core lässt sich leicht mit Speicher (8KByte ROM), einem EEPROM (bis zu 64KByte), zwei Ports und einem Watchdog erweitern. Damit entspricht der AX8 dann einem AT90S8535, bis auf die anderen Timer/Counter und die fehlende SPI-Schnittstelle.

Für Entwicklungszwecke lässt sich der ROM-Inhalt - wie beim Picoblaze - per JTAG-Schnittstelle updaten. Somit kann neue Software getestet werden, ohne das Design neu zu synthetisieren. Dafür benötigt man die Werkzeuge hex2svf, svf2xsvf und xsvfplayer. Im FPGA füllt dann eine State-Machine am JTAG-Port einen DualPort-RAM (ROM :-))

Im Gegensatz zu neueren AVR-Controllern wie dem ATMega8, fehlen dem AX8-Core Befehle wie MOVW, MUL und FMUL. Außerdem fehlen Hardwareeinheiten, wie I2C und erweiterte Timer. Die größte Beschränkung aber ist der maximale Programmspeicherplatz von 8KByte. Mehr Speicher macht größere Änderungen am VHDL-Code des Cores erforderlich.

=== AVR8 ===

The AVR8 Soft Processor core is an AVR instruction set compatible processor that is optimized to run on the Butterfly Flight or Butterfly Light FPGA hardware. It is based on the '''ATmega103''' processor and includes a full toolchain to compile and run C code developed with avr-gcc.

http://gadgetfactory.net/gf/project/avr_core/

=== Panda ===
Es steht eine grafische Builder SW zur Verfügung um ein System inklusive Peripheriern zu generieren, ohne VHDL schreiben zu müssen. Einige Peripherieren (Timer, Ports, etc.) sind bereits integriert, eigene Peripherien können in die SW integriert werden.
Der Prozessor ist stark konfigurierbar (z. B. Ein/Ausschalten einzelner Instruktionen).

=== Proteus ===
Der Prozessor kann durch über 20 Generics perfekt an das Projekt angepasst werden. Es lassen sich beispielsweise Wortbreite, Instruktionen, Pipelining und Register anpassen. Es gibt auch eine JTAG Debugging Software zum Prozessor, die es auch ermöglicht mehrere Prozessoren in einem Chip zu Debuggen. Auch benutzerdefinierte Instruktionen werden unterstützt.
Proteus hat für Daten und Instruktionen zwei separate Wishbone Interfaces und ist zu 100% Herstellerunabhängig. In seiner kleinsten Konfiguration benötigt Proteus weniger als 300 LUTs.

=== embedded Z8 (UB8820/UB8840) ===
Frei konfigurierbarer Mikrokontroller Core der sich an der Architekture des UB8820/... orientiert (damit dem z8 entsprechend)

Eigenschaften:

*konfigurierbare Anzahl der Registersets

=== bo8 ===
Die CPU bo8 ist Teil eines auf mikrocontroller.net vorgestellten Gesamt-Projekts. Sie hat einen vollständigen Befehlssatz mit 256 OpCodes. Die Berechnung der Dauer von Befehlsfolgen durch Abzählen von Zyklen ist sehr einfach. Die CPU kann eine unbestimmte Anzahl von 64KByte-Seiten adressieren. Nachteilig sind die fehlenden Interrupts und die bisher fehlenden Aussagen zur maximalen Taktfrequenz.

== 16 Bit Soft Cores ==

{| border="1" class="wikitable sortable" id="softcores"
|-
!Name
!optimiert für
!Quellcode
!Programmierung
!Toolchain
!Leistung
!Lizenz/Preis
!Weblink
|-
|TG68
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++, ..
|GCC, (68k-compatible)
|
|LGPL
|[http://www.opencores.org/projects.cgi/web/tg68/overview OpenCores.org]
|
|-
|UCore
|Altera
|VHDL
|Assembler
|Assembler, Emulator
|single cycle per instruction
|
|Artikel [http://www.mikrocontroller.net/articles/16/32Bit_Computer/Konsole] HP [http://www.goldmomo.de]
|}

=== TG68 ===
* 68000 kompatible
* Recourcenbedarf: ~2700 Xilinx Slices, ~4000 LC's auf Altera Cyclone II

== 32 Bit Soft Cores ==

{| border="1" class="wikitable sortable" id="softcores"
|-
!Name
!optimiert für
!Quellcode
!Programmierung
!Toolchain
!Leistung
!Lizenz/Preis
!Weblink
|-
|HiCoVec Vektorprozessor
|Xilinx Spartan3A
|ja, VHDL
|asm, C
|GCC, HiCoVec Assembler
|Flexible Vektoreinheit
|GPL
|[http://www.hs-augsburg.de/~kiefer/hicovec HS-Augsburg]
|-
|LatticeMico32
|Lattice, siehe aber soc-lm32
|ja, Verilog
|asm, C, C++
|GCC, MSB
|
|open IP-core
|[http://www.latticesemi.com/products/intellectualproperty/ipcores/mico32/ Lattice]
|-
|Leon
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++
|GCC (SPARC-compatible)
|
|GPL
|[http://www.gaisler.com Gaisler Research]
|-
|MicroBlaze
|Xilinx
|Nein
|asm, C, C++
|GCC, EDK
|
|EDK $500/Jahr
|[http://www.xilinx.com/products/design_resources/proc_central/microblaze.htm Xilinx] [http://de.wikipedia.org/wiki/MicroBlaze MicroBlaze bei Wikipedia]
|-
|NIOS II
|Altera
|Nein
|asm, C, C++
|GCC, SOPC, EDS
|
|mit Nios II Eval-Kit ab $400, oder $3000 - Nios II/e core free (12/2009)
|[http://www.altera.com/nios2 Altera]
|-
|OpenRISC
|
|Ja, Verilog
|asm, C, C++, ..
|GCC
|
|
|[http://www.opencores.org/projects.cgi/web/or1k/overview OpenCores]
|-
|Plasma
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++
|GCC (MIPS-compatible)
|
|GPL
|[http://www.opencores.org/ OpenCores.org]
|-
|Zylin CPU (ZPU)
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++
|GCC
|
|FreeBSD/GPL
|[http://opensource.zylin.com/zpu.htm Zylin.com]
|}

Einen ersten Eindruck von derLeistungsfähigkeit der 32 Bit SoftCores gibt z. B.
die [http://www.gaisler.com/doc/Evaluation_of_synthesizable_CPU_cores.pdf Master-Arbeit "Evaluation of synthesizable CPU cores"] aus dem Jahr 2004.
Diese Vergleicht den Leon 2, MicroBlaze und OpenRISC 1200 miteinander.

=== Lattice Mico32 und soc-lm32 ===

Mico32 ist eine 32 Bit pipelined RISC CPU. Die steht unter einer OpenSource
Lizenz und liegt komplett im Verilog Quelltext vor. Sowohl die CPU Architektur als auch der Resourcenbedarf ist vergleichbar mit dem MicroBlaze von Xilinx, ist allerdings eine eigenständige Entwicklung von Lattice.

* Recourcenbedarf: ~1600 Slices (Lattice/Xilinx)
* Erreicht ca. 80-116MHz auf ECP2 und XP2 Devices von Lattice und ca. 100 MHz auf Spartan3 Generation FPGAs,
* Konfigurierbare D- und I-Caches (aus BRAM oder Distributed RAM)
* 2 Wishbone-Interfaces: Für Daten-Load&Store und Instruction-Fetch
* Systembuilder mit automatisch erstellten Wishbone Arbitern
* Keine Begrenzung in Anzahl der benutzten Wishbone Busse
* Kompletter GNU Toolchain aus binutils, gcc und gdb
* Eclipse Entwicklungsumgebung, gemanagte C und C++ Entwicklung
* Automatische Treibererstellung durch den Systembuilder
* In Lattice Bausteinen gleichzeitige Benutzung des Logikanalyzers und Debuggers

Neben dem Original, das man von [http://www.latticesemi.com/products/intellectualproperty/ipcores/mico32/index.cfm Lattice] herunterladen kann, und dessen Toolchain erstmal auf Windows mit Lattice FPGAs ausgelegt ist, gibt es noch [http://www.das-labor.org/wiki/Soc-lm32 soc-lm32]. soc-lm32 ist eine Portierung auf Altera und Xilinx Bausteine und benutzt einen Makefile-basierten Workflow.

Eine von Lattice in Auftrag gegebene Portierung von uC-Linux ist verfügbar
(http://www.theobroma-systems.com/mico32/).

Nachteile: bis jetzt gibt es keine Version mit FPU (kann über Wishbone als Peripherie angeflanscht werden) oder MMU.

=== Leon ===

Dieser Prozessorkern ist komplett SPARC V8 kompatibel -- beliebige SPARC Compiler können verwendet werden (z. B. bcc, ). Neben dem Kern selbst steht auch eine breite Auswahl an Peripherie in Form von VHDL-Komponenten zur Vefügung. Als On-Chip Interconnect kommt AMBA (AHB + APB) zum Einsatz.

* Recourcenbedarf: ~4000 Xilinx Slices, 10 BRAMs (minimal-konfiguration)
* Erreicht ca. 50 MHz auf Spartan3 Generation FPGAs

=== MicroBlaze & Nachbauten ===

'''MicroBlaze''' ist ein Core der von der Firma Xilinx speziell für deren FPGAs zur Verfügung gestellt wird. Er ist u.a. mit der XPS-Software instanziier- und konfigurierbar. Die Softwareentwicklung erfolgt in C mittels der Software EDK.

Microblaze ist im gegensatz zu PicoBlaze kommerziell und erfordert eine Lizenz.

=== Propeller ===
Komplettes Open Source Paket aus SoftCore, IDE und Debugging des Propeller 2 uCs:
http://de.wikipedia.org/wiki/Parallax_Propeller
http://www.parallax.com/microcontrollers/propeller-1-open-source

=== ZPU ===
http://www.mikrocontroller.net/articles/ZPU:_Softcore_Implementierung_auf_Spartan-3_FPGA

[[Category:FPGA und Co]]

FPGA Soft Core

2014-09-04T12:13:18Z

195.33.171.8: /* MicroBlaze & Nachbauten */

== Einleitung ==

Ein soft core (engl. weicher Kern) ist ein Prozessor bzw. Mikrocontroller, welcher sich in einem FPGA befindet. Im Gegensatz zum hard core (engl. harter Kern) besteht er aus reiner Anwenderlogik im FPGA und ist nicht fest auf dem Chip platziert.

Vorteile:
* Flexible Anwendung, das FPGA '''kann''' bei Bedarf mit einem SoftCore versehen werden; es wird keine Chipfläche für einen eventuell ungenutzen Hard Core verschwendet (Kosten!)
* Einige Softcore sind sehr flexibel konfigurierbar (16/32 Bit Datenpfade, Zusatzmodule, Spezielle Anwenderbefehle etc.)
* Kleine Softcores können mehrfach im FPGA parallel platziert und verwendet werden, dadurch erhöht sich die Datenverabreitungskapazität (z. B. ein RX Prozessor und ein TX-Prozessor)

Nachteile:
* Geringere Geschwindigkeit als Hard Cores

Ein soft core wird gern für etwas komplexere Aufgaben verwendet, bei denen es nicht auf allerhöchste Geschwindigkeit ankommt, z. B. eine Displayansteuerung.

Die Taktfrequenzen sind stark vom FPGA-Typ und der FPGA-Auslastung (freie Logikressourcen) abhängig.

Eine große Anzahl frei verfügbarer Soft-CPUs gibt es auf [http://www.opencores.org/browse.cgi/filter/category_microprocessor OpenCores.org]. Die vorhandene Palette reicht von Nachbauten vorhandener Prozessoren, wie des AVR, PIC oder MIPS, bis hin zu eigenen Entwicklungen, wie dem "16 Bit Microcontroller" (c16), der speziell für FPGAs optimiert ist und mit einem eigenen RTOS kommt. Ein anderer ist z. B. der 32-bit OpenRisc 1000, für den eine Version der GNU Tools für die Software Entwicklung zur Verfügung stehen.

Hier soll ein kleiner Überblick über vorhandene Softcores entstehen, für welche Softwarunterstützung existiert und welche Leistungen zu erwarten sind.
Es nützt einem oft der tollste Softcore nicht, wenn er sich nicht entsprechend programmieren läßt. Für LatticeMico32, MicroBlaze und NIOS ist jeweils ein Systembuilder verfügbar. Damit lassen sich leicht und übersichtlich Prozessor und Peripherie konfigurieren.

== 8 Bit Soft Cores ==

{| border="1" class="wikitable sortable" id="softcores"
|-
!Name
!optimiert für
!Quellcode
!max. Programmspeicher
!Programmierung
!Toolchain
!Leistung
!Lizenz/Preis
!Weblink
|-
|AX8
|entfällt
|ja, VHDL
|2k (8k)
|asm, C, Basic, [[Ada]]...
|GCC/WinAVR, ...
|wie AT90S2313 mit 30-50MHz
|
|[http://www.opencores.org/project,ax8 OpenCores]
|-
|T51
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm, Basic, C, ...
|sdcc, MCS-Basic, ...
|single cycle 8051, z. B. 40 MHz auf Spartan3
|
|[http://www.opencores.org/projects.cgi/web/t51/overview OpenCores] [[T51-Core]]
|-
|8051 IP Core
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm, Basic, C, ...
|sdcc, MCS-Basic, ...
|1-4 cycle 8051
|open IP-Core
|[http://www.oregano.at/ip/8051.htm Oregano Systems]
|-
|LatticeMico8
|Lattice
|ja, Verilog & VHDL
|
|asm, C
|GNU Toolchain
|
|open IP-core
|[http://www.latticesemi.com/products/intellectualproperty/referencedesigns/8bitmicrocontrollermico8.cfm Lattice]
|-
|PicoBlaze
|Xilinx
|ja, VHDL
|2k (1024 Befehle)
|asm (DOS/ dosbox)
|
|lt. Xilinx 100 MIPS
|Xilinx Reference Design License
|[http://www.xilinx.com/picoblaze Xilinx]
|-
|PacoBlaze
|entfällt
|ja, Verilog
|wie PicoBlaze
|asm (geschrieben in Java)
|KCAsm
|wie Picoblaze
|modifizierte BSD Lizenz
|[http://bleyer.org/pacoblaze/ PacoBlaze]
|-
|Panda
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm
|HASM, Builder SW
|je nach Konfiguration
|Free IP, Boost
|[http://www.logicsolutions.ch/Download.htm LogicSolutions]
|-
|Proteus
|entfällt
|ja, VHDL
|64k
|asm
|HASM, Builder SW
|je nach Konfiguration
|Free IP, Boost
|[http://www.logicsolutions.ch/Download.htm LogicSolutions]
|-
|embedded Z8 (UB8820)
|XILINX, ASIC syn.
|ja, VHDL
|64k
|asm
|[http://john.ccac.rwth-aachen.de:8000/as/ Makroassembler AS]
|je nach Konfiguration
|Free IP
|[http://www.dynamic-technologies.de/papa/z8/current.tgz embeddedZ8 site]
|-
|bo8
|
|ja, VHDL
|n*64k
|asm
|
|
|Creative Commons
|[http://www.mikrocontroller.net/articles/8bit-CPU:_bo8 bo8]
|}

=== Picoblaze ===

Dabei handelt es sich um einen sehr kleinen, aber dennoch sehr leistungsfähigen Microprozessor.

Eigenschaften:

*nur 76-93 Slices Ressourcenbedarf
*16 8-Bit Register
*1024 Befehle Programmspeicher (Version für Spartan-II nur 256 Befehle)
*18-Bit Befehle, RISC (Version für Spartan-II hat 16-Bit Befehle)
*'''Alle''' Befehle dauern zwei Takte
*Interruptunterstützung
*8-Bit IO-Bus
*Indirekte Addressierung möglich
*Programmspeicher durch Bankumschaltung erweiterbar
*Assembler als Kommandozeilenprogramm verfügbar
*Entwicklungsumgebung pBlazeIDE verfuegbar mit integriertem Assembler
*Schneller Programmdownload über JTAG während der Entwicklung
*37..102 MIPS, abhängig von der FPGA-Familie

=== AX8 ===
Der AX8-Core entspricht fast einem Atmel AT90S2313. Ihm fehlen noch Hardwareeinheiten wie EEPROM, Watchdog und die verschiedenen Powerdown-Modi.

* Ressourcenbedarf: ~ 1400 Xilinx-Slices
* erreichbare Geschwindigkeit auf einem Spartan3-1000: 50 MHz
* als Toolchain kann problemlos WinAVR o.ä. verwendet werden

Die ROM-Beschreibung muss angepasst werden, damit XST einen BlockRAM generieren kann (ein passendes hex2rom gibts hier: [http://www.mikrocontroller.net/topic/91160 hex2rom]).

Der Core lässt sich leicht mit Speicher (8KByte ROM), einem EEPROM (bis zu 64KByte), zwei Ports und einem Watchdog erweitern. Damit entspricht der AX8 dann einem AT90S8535, bis auf die anderen Timer/Counter und die fehlende SPI-Schnittstelle.

Für Entwicklungszwecke lässt sich der ROM-Inhalt - wie beim Picoblaze - per JTAG-Schnittstelle updaten. Somit kann neue Software getestet werden, ohne das Design neu zu synthetisieren. Dafür benötigt man die Werkzeuge hex2svf, svf2xsvf und xsvfplayer. Im FPGA füllt dann eine State-Machine am JTAG-Port einen DualPort-RAM (ROM :-))

Im Gegensatz zu neueren AVR-Controllern wie dem ATMega8, fehlen dem AX8-Core Befehle wie MOVW, MUL und FMUL. Außerdem fehlen Hardwareeinheiten, wie I2C und erweiterte Timer. Die größte Beschränkung aber ist der maximale Programmspeicherplatz von 8KByte. Mehr Speicher macht größere Änderungen am VHDL-Code des Cores erforderlich.

=== AVR8 ===

The AVR8 Soft Processor core is an AVR instruction set compatible processor that is optimized to run on the Butterfly Flight or Butterfly Light FPGA hardware. It is based on the '''ATmega103''' processor and includes a full toolchain to compile and run C code developed with avr-gcc.

http://gadgetfactory.net/gf/project/avr_core/

=== Panda ===
Es steht eine grafische Builder SW zur Verfügung um ein System inklusive Peripheriern zu generieren, ohne VHDL schreiben zu müssen. Einige Peripherieren (Timer, Ports, etc.) sind bereits integriert, eigene Peripherien können in die SW integriert werden.
Der Prozessor ist stark konfigurierbar (z. B. Ein/Ausschalten einzelner Instruktionen).

=== Proteus ===
Der Prozessor kann durch über 20 Generics perfekt an das Projekt angepasst werden. Es lassen sich beispielsweise Wortbreite, Instruktionen, Pipelining und Register anpassen. Es gibt auch eine JTAG Debugging Software zum Prozessor, die es auch ermöglicht mehrere Prozessoren in einem Chip zu Debuggen. Auch benutzerdefinierte Instruktionen werden unterstützt.
Proteus hat für Daten und Instruktionen zwei separate Wishbone Interfaces und ist zu 100% Herstellerunabhängig. In seiner kleinsten Konfiguration benötigt Proteus weniger als 300 LUTs.

=== embedded Z8 (UB8820/UB8840) ===
Frei konfigurierbarer Mikrokontroller Core der sich an der Architekture des UB8820/... orientiert (damit dem z8 entsprechend)

Eigenschaften:

*konfigurierbare Anzahl der Registersets

=== bo8 ===
Die CPU bo8 ist Teil eines auf mikrocontroller.net vorgestellten Gesamt-Projekts. Sie hat einen vollständigen Befehlssatz mit 256 OpCodes. Die Berechnung der Dauer von Befehlsfolgen durch Abzählen von Zyklen ist sehr einfach. Die CPU kann eine unbestimmte Anzahl von 64KByte-Seiten adressieren. Nachteilig sind die fehlenden Interrupts und die bisher fehlenden Aussagen zur maximalen Taktfrequenz.

== 16 Bit Soft Cores ==

{| border="1" class="wikitable sortable" id="softcores"
|-
!Name
!optimiert für
!Quellcode
!Programmierung
!Toolchain
!Leistung
!Lizenz/Preis
!Weblink
|-
|TG68
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++, ..
|GCC, (68k-compatible)
|
|LGPL
|[http://www.opencores.org/projects.cgi/web/tg68/overview OpenCores.org]
|
|-
|UCore
|Altera
|VHDL
|Assembler
|Assembler, Emulator
|single cycle per instruction
|
|Artikel [http://www.mikrocontroller.net/articles/16/32Bit_Computer/Konsole] HP [http://www.goldmomo.de]
|}

=== TG68 ===
* 68000 kompatible
* Recourcenbedarf: ~2700 Xilinx Slices, ~4000 LC's auf Altera Cyclone II

== 32 Bit Soft Cores ==

{| border="1" class="wikitable sortable" id="softcores"
|-
!Name
!optimiert für
!Quellcode
!Programmierung
!Toolchain
!Leistung
!Lizenz/Preis
!Weblink
|-
|HiCoVec Vektorprozessor
|Xilinx Spartan3A
|ja, VHDL
|asm, C
|GCC, HiCoVec Assembler
|Flexible Vektoreinheit
|GPL
|[http://www.hs-augsburg.de/~kiefer/hicovec HS-Augsburg]
|-
|LatticeMico32
|Lattice, siehe aber soc-lm32
|ja, Verilog
|asm, C, C++
|GCC, MSB
|
|open IP-core
|[http://www.latticesemi.com/products/intellectualproperty/ipcores/mico32/ Lattice]
|-
|Leon
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++
|GCC (SPARC-compatible)
|
|GPL
|[http://www.gaisler.com Gaisler Research]
|-
|MicroBlaze
|Xilinx
|Nein
|asm, C, C++
|GCC, EDK
|
|EDK $500/Jahr
|[http://www.xilinx.com/products/design_resources/proc_central/microblaze.htm Xilinx] [http://de.wikipedia.org/wiki/MicroBlaze MicroBlaze bei Wikipedia]
|-
|NIOS II
|Altera
|Nein
|asm, C, C++
|GCC, SOPC, EDS
|
|mit Nios II Eval-Kit ab $400, oder $3000 - Nios II/e core free (12/2009)
|[http://www.altera.com/nios2 Altera]
|-
|OpenRISC
|
|Ja, Verilog
|asm, C, C++, ..
|GCC
|
|
|[http://www.opencores.org/projects.cgi/web/or1k/overview OpenCores]
|-
|Plasma
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++
|GCC (MIPS-compatible)
|
|GPL
|[http://www.opencores.org/ OpenCores.org]
|-
|Zylin CPU (ZPU)
|
|Ja, VHDL
|asm, C, C++
|GCC
|
|FreeBSD/GPL
|[http://opensource.zylin.com/zpu.htm Zylin.com]
|}

Einen ersten Eindruck von derLeistungsfähigkeit der 32 Bit SoftCores gibt z. B.
die [http://www.gaisler.com/doc/Evaluation_of_synthesizable_CPU_cores.pdf Master-Arbeit "Evaluation of synthesizable CPU cores"] aus dem Jahr 2004.
Diese Vergleicht den Leon 2, MicroBlaze und OpenRISC 1200 miteinander.

=== Lattice Mico32 und soc-lm32 ===

Mico32 ist eine 32 Bit pipelined RISC CPU. Die steht unter einer OpenSource
Lizenz und liegt komplett im Verilog Quelltext vor. Sowohl die CPU Architektur als auch der Resourcenbedarf ist vergleichbar mit dem MicroBlaze von Xilinx, ist allerdings eine eigenständige Entwicklung von Lattice.

* Recourcenbedarf: ~1600 Slices (Lattice/Xilinx)
* Erreicht ca. 80-116MHz auf ECP2 und XP2 Devices von Lattice und ca. 100 MHz auf Spartan3 Generation FPGAs,
* Konfigurierbare D- und I-Caches (aus BRAM oder Distributed RAM)
* 2 Wishbone-Interfaces: Für Daten-Load&Store und Instruction-Fetch
* Systembuilder mit automatisch erstellten Wishbone Arbitern
* Keine Begrenzung in Anzahl der benutzten Wishbone Busse
* Kompletter GNU Toolchain aus binutils, gcc und gdb
* Eclipse Entwicklungsumgebung, gemanagte C und C++ Entwicklung
* Automatische Treibererstellung durch den Systembuilder
* In Lattice Bausteinen gleichzeitige Benutzung des Logikanalyzers und Debuggers

Neben dem Original, das man von [http://www.latticesemi.com/products/intellectualproperty/ipcores/mico32/index.cfm Lattice] herunterladen kann, und dessen Toolchain erstmal auf Windows mit Lattice FPGAs ausgelegt ist, gibt es noch [http://www.das-labor.org/wiki/Soc-lm32 soc-lm32]. soc-lm32 ist eine Portierung auf Altera und Xilinx Bausteine und benutzt einen Makefile-basierten Workflow.

Eine von Lattice in Auftrag gegebene Portierung von uC-Linux ist verfügbar
(http://www.theobroma-systems.com/mico32/).

Nachteile: bis jetzt gibt es keine Version mit FPU (kann über Wishbone als Peripherie angeflanscht werden) oder MMU.

=== Leon ===

Dieser Prozessorkern ist komplett SPARC V8 kompatibel -- beliebige SPARC Compiler können verwendet werden (z. B. bcc, ). Neben dem Kern selbst steht auch eine breite Auswahl an Peripherie in Form von VHDL-Komponenten zur Vefügung. Als On-Chip Interconnect kommt AMBA (AHB + APB) zum Einsatz.

* Recourcenbedarf: ~4000 Xilinx Slices, 10 BRAMs (minimal-konfiguration)
* Erreicht ca. 50 MHz auf Spartan3 Generation FPGAs

=== MicroBlaze & Nachbauten ===

'''MicroBlaze''' ist ein Core der von der Firma Xilinx speziell für deren FPGAs zur Verfügung gestellt wird. Er ist u.a. mit der XPS-Software instanziier- und konfigurierbar. Die Softwareentwicklung erfolgt in C mittels der Software EDK.

=== PicoBlaze ===

=== Propeller ===
Komplettes Open Source Paket aus SoftCore, IDE und Debugging des Propeller 2 uCs:
http://de.wikipedia.org/wiki/Parallax_Propeller
http://www.parallax.com/microcontrollers/propeller-1-open-source

=== ZPU ===
http://www.mikrocontroller.net/articles/ZPU:_Softcore_Implementierung_auf_Spartan-3_FPGA

[[Category:FPGA und Co]]

Wellenwiderstand

2014-08-11T16:47:59Z

195.33.171.8: /* Wellennwiderstand messen */ TYPO

== Einleitung ==

Schnelle Digitalschaltkreise bzw. hochfrequente Analogschaltungen stellen erhöhte Anforderungen an die Verbindungsleitungen zwischen ICs und Baugruppen. Wo ein langsamer CMOS-Baustein der 4000 Serie mit ein paar Megahertz (wobei die Flankensteilheit entscheidet - nicht die Frequenz) noch problemlos auf dem Steckbrett mit wilder Klingeldrahtverkabelung funktioniert, dort versagt ein moderner, schneller IC seinen Dienst. Ähnliches passiert auf geätzten Leiterplatten. Nicht nur die Packungsdichte der Gehäuse, auch die immer kürzer werdenden Schaltzeiten der Signale verlangen mehr und mehr einen durchdachten, hochfrequenzgerechten Aufbau mit zwei, vier oder mehr Lagen. Die Verbindungsleitungen, welche bei niedrigen Frequenzen praktisch nicht auffallen, sind plötzlich sichtbare Bauelemente, welche die zwei wichtigen Parameter Wellenwiderstand und Laufzeit aufweisen.

== Wellenwiderstand ==

[[bild:wellenwiderstand_ersatzschaltbild.png|thumb|right|372px|Modell eines elektrischen Leiters mit Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten]]
Eine elektrische Leitung muß bei hohen Frequenzen als ein Netzwerk aus folgenden Komponenten betrachtet werden:

* Serienwiderstand Rs
* Parallelwiderstand Rp
* Serieninduktivität Ls
* Parallelkapazität Cp

Praktisch kann man sich das so vorstellen: Jeder elektrische Leiter hat einen [[Widerstand|ohmschen Widerstand]] Rs. Vorsicht! Das ist nicht der Wellenwiderstand! Ebenso hat jede elektrische Leitung einen Widerstand zwischen den Leitern, denn der Isolator ist nie ideal. Praktisch kann man den allerdings meist vernachlässigen, da er im Bereich von Gigaohm liegt.

Die unvermeidlichen und ausschlaggebenden Parameter sind jedoch Ls und Cp. Jeder elektrische Leiter, welcher von einem Strom durchflossen wird, erzeugt ein Magnetfeld. Das ist gleichbedeutend mit der Induktivität Ls. Ebenso besteht zwischen zwei isolierten Leitern immer ein elektrisches Feld, wodurch der Kondensator Cp gebildet wird. Ls und Cp sind die entscheidenden Größen zur Bestimmung des Wellenwiderstandes. Je nach geometrischer Anordnung der Leiter kann man sie in gewissen Grenzen variieren (Koaxialkabel, Twisted Pair, Flachbandkabel etc.).

Der Wellenwiderstand berechnet sich aus

:<math>Z_0= \sqrt{\frac{Ls}{Cp}}</math>

Er ist eine charkteristische Größe einer Leitung. Er ist unabhängig von der Länge der Leitung.

Beispiele:

* Koaxialkabel RG58 und RG174, 50Ω
* Koaxialkabel RG59, 75Ω;
* Twisted Pair CAT3/5/7 für Ethernet, 100Ω
* Flachbandkabel, 150Ω typ.
* Leiterbahnen auf Platinen mit 30...150Ω

== Laufzeit ==

Elektrische Signale haben eine sehr hohe, aber dennoch begrenzte Ausbreitungsgeschwindigkeit. In Luft bzw. im Vakuum breiten sich Funksignale mit Lichtgeschwindigkeit aus, das sind 300.000 km/s, oder 30cm/ns. Auf Leitungen breiten sich Signale langsamer aus, da das elektromagnetische Feld mit der Umgebung interagiert. Je nach Leitungstyp etwa mit 50..70% der Lichtgeschwindigkeit, sprich mit ca. 15..21 cm/ns.

== Terminierung ==

Wenn eine elektrische Leitung als lang betrachtet werden muß, dann treten Reflexionen auf. Diese sind unerwünscht und können von sporadischen Fehlern bis zum völligen Versagen einer Schaltung alles verursachen. Deshalb müssen solche Leitungen terminiert werden. Die Terminierung absorbiert die einlaufenden Signale und verhindert damit ungewollte Reflexionen. Eine Leitung wird mit einem ohmschen Widerstand terminiert, welcher den gleichen Wert wie der Wellenwiderstand aufweist. Die Terminierungswiderstände müssen möglichst am Ende der Leitung plaziert werden.

:'''Eine Leitung ist dann als elektrisch lang zu betrachten, wenn die einfache Laufzeit der Leitung größer als ca. 1/6 der minimalen Anstiegszeit der Signale ist.'''

;Ein Beispiel:

Ein [[AVR]] ist ein recht typischer, digitaler IC. Die minimale Anstiegszeit beträgt ca. 5ns. Nach obiger Formel darf die Laufzeit nur
: 1/6 · 5ns ≈ 0,83ns
betragen. Bei einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von 21cm/ns ergibt das eine maximal zulässige Leitungslänge von
: 21cm/ns · 0,83ns ≈ 17,5cm
Das heißt, bei einer Leitungslänge von bis zu 17,5cm ''und'' halbwegs sauberer Leitungsführung treten keine nennenswerten Reflexionen auf und eine Terminierung ist nicht notwendig. Darüber muss man aufpassen: spätestens bei dem doppelten bis dreifachen Wert ist eine Terminierung meist unverzichtbar.

=== Serienterminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_serienterminierung.png|thumb|right|350px|Serienterminierung]]
Serienterminierung arbeitet bewußt mit Reflexionen. Von der Quelle wird ein Signal mit einem Innenwiderstand gleich dem Wellenwiderstand eingespeist. Dadurch ergibt sich ein Spannungsteiler von 1:2, d.h. Das Signal hat kurzzeitig nur die halbe Amplitude. Damit läuft es bis zum Ende der Leitung, welches offen ist. Es wird zu 100% reflektiert. Dadurch entsteht der volle Spannungspegel. Wenn die rücklaufende Reflexion die Quelle wieder erreicht wird sie vom Innenwiderstand der Quelle, welcher gleich dem Wellenwiderstand ist, absorbiert, es entsteht keine weitere Reflexion. Idealerweise sollte der externe Serienwiderstand Rs plus der Innenwiderstand des Ausgangs Ri gleich dem Wellenwiderstand sein. CMOS-ICs haben Ausgangswiderstände zwischen 15..50Ω.

Der Terminierungswiderstand muss in der Nähe des Ausgangs des treibenden Bausteins platziert werden -> Quellenterminierung.

Datensignale können meist problemlos mit Serienterminierung betrieben werden. Taktsignale dürfen nur bei Punkt zu Punkt Verbindungen mit Serienterminierung betrieben werden (ein Sender und nur ein Empfänger). Anderenfalls kann es zu Fehlfunktionen kommen, da ein Takteingang, welcher in der Mitte der Leitung sitzt für ein paar Nanosekunden eine Spannung am Eingang anliegen hat die etwa VCC/2 entspricht. Das ist aber genau die Schaltschwelle von CMOS-ICs. Kleinste eingekoppelte Störungen können nun dafür sorgen, daß der Takteingang mehrere Flanken "sieht", wo eigentlich nur eine sein sollte.

=== Parallelterminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_parallelterminierung.png|thumb|right|350px|Parallelterminierung]]
Parallelterminierung absorbiert die ankommende Welle am Ende einer Leitung. Damit treten zu keinem Zeitpunkt Reflexionen auf. Nachteilig ist der Stromverbrauch bei HIGH-Pegel. Diese Terminierung ist nicht für 5 oder 3.3V CMOS geeignet. Parallelterminierung wird typisch bei Ethernet sowie beim RS485-Bus verwendet, dort sogar an beiden Enden. Es gibt diverse IO-Standards wie HSTL, SSTL etc., welche für schnelle ICs entwickelt wurden (DDR-RAM, DDR2-RAM), diese arbeiten mit Parallel- sowie Serienterminierung.

[[bild:wellenwiderstand_vt-terminierung.png|thumb|right|350px|Terminierungsspannung]]
Den Stromverbrauch kann man halbieren, indem man mit einem speziellen Spannungsregler eine sog. ''Terminierungsspannung'' generiert (z. B. bei SCSI). Dieser Spannungsregler muss sowohl Strom liefern können (source) als auch Strom aufnehmen können (sink). Allerdings ist auch hier der Stromverbrauch noch recht beachtlich, jedoch hat man mit etwas stärkeren Bustreibern eine Chance, auch mit 5/3.3V CMOS eine Terminierung treiben zu können.

Der Terminierungswiderstand muss in der Nähe des Eingangs des empfangenden Bausteins platziert werden -> Senkenterminierung.

{{Absatz}}

[[bild:wellenwiderstand_theveninterminierung.png|thumb|right|350px|Thevenin-Terminierung]]

Ohne Terminierungsspannung kommt man mit der sog. ''Thevenin-Terminierung'' aus. Dabei wird der Terminierungswiderstand durch zwei doppelt so große Widerstände ersetzt. Aus Sicht des Kabels sind diese beiden Widerstände ''parallel'' geschaltet! Wichtig ist der zusätzliche Kondensator an VCC und GND, er stellt einen hochfrequenten Kurzschluß dar und ist wichtig für die Funktion dieser speziellen Terminierung. Er muss wie ein [[Kondensator#Entkoppelkondensator | Entkoppelkondensator]] bei einem IC betrachtet und dementsprechend nah platziert werden.

Daher auch der Name: ''Thevenin Equivalent'' ist im Englischen die Bezeichung für eine Ersatzschaltung mit anderem Aufbau aber im Endeffekt gleichen Eigenschaften. Hier spart man auch die Hälfte des Stroms ein, allerdings fliesst jetzt auch bei LOW ein Strom durch die Terminierung. Der Stromverbrauch bzw. die Treiberbelastung ist identisch zur Nutzung einer Terminierungsspannung.

{{Absatz}}

=== AC-Terminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_ac-terminierung.png|thumb|rigt|350px|AC-Terminierung]]
Um den Stromverbrauch allgemein zu senken kann AC-Terminierung eingesetzt werden.

Dazu wird ein Kondensator in Reihe zum Terminierungswiderstand geschaltet. Damit fliesst nur für eine kurze Zeit ein Strom, wenn der Pegel wechselt. Nachteilig ist die bisweilen kritische Dimensionierung des Kondensators. Er darf nicht zu klein sein, damit die Spannung nicht zu schnell steigt und somit der Terminierungswiderstand nicht voll wirksam ist. Andererseits darf er nicht zu groß sein, damit der Umladevorgang vor dem nächsten Flankenwechsel abgeschlossen ist (Taktfrequenz). Hier muß man ggf. experimentieren und ''richtig'' messen. Typische Werte liegen zwischen 100pF und 10nF.

Für Takte und Signale mit konstantem Mittelwert ([[Manchester]]kodierung, 8B10B Kodierung) kann man den Kondensator sehr groß wählen (100nF Keramik + großen Elko). Dann lädt sich der Kondensator über mehrere hundert Takte auf den Mittelwert der Spannung auf und hält diese. Damit wirkt er wie eine Spannungsquelle für die Terminierungsspannung.

Der Vorteil ist der eingesparte Spannungsregler, der Stromverbrauch ist identisch mit der Parallelterminierung mit Terminierungsspannng. Als grobe Orientierung sollte die Zeitkonstante aus Terminierungswiderstand mal Kondensator ca. 1000 mal größer sein als die Periodendauer des Taktes bzw. die Bitdauer das Datenstroms sein:

:<math>R_T \cdot C_T \;\gtrapprox\; 1000 \cdot T_\text{CLK}</math>

== Takt- und Datensignale ==

Bei Datensignalen ist es meist durchaus akzeptabel, wenn ein erhöhtes Maß an Überschwingern und Reflexionen auftreten. Auf synchronen [[Bus]]systemem werden die Daten mittels eines Taktes abgetastet. Nur zu diesem Zeitpunkt müssen die Daten sauber anliegen, ein wenig davor (Setup Time) und ein wenig danach (Hold time). Ganz anders bei Takten, asynchronen Resets und Interruptsignalen. Auf diese reagiert ein digitaler IC '''sofort''' und sehr schnell. Durch Reflexionen kann es zu "Zacken" auf Taktflanken kommen, welche ein langsamer IC ignoriert aber ein schneller darauf reagiert und zwei Taktflanken "sieht", wo eigentlich nur eine ist. Hier muss man aufpassen. Diese Signale sollten

* sehr solide layoutet werden
* etwas Abstand zu allen anderen Signalen bekommen
* ggf. sauber terminiert werden

Dann gibt es auch keine Probleme mit instabilen Datenübertragungen etc.

== Leitungsführung und Layout ==

Der Zusatz "und halbwegs saubere Leitungsführung" ist eine entscheidende Komponente bei der Verteilung schneller Signale! Irgendwelche wilde Klingeldrahtorgien oder lieblos auf die Platine geschmissene Leitungen zählen nicht dazu. Im Idealfall sind die Leitungen mit einer Impedanz von 50 oder 75Ω layoutet, bei differentiellen Signalen auch 100Ω (Ethernet, LVDS etc.). Dazu muß eine bestimmte Geometrie der Leiterbahn eingehalten werden, im wesentlichen bestimmt durch Breite und Abstand zur Referenzfläche (GND oder VCC). Die Stichworte für eine Suche im Internet lauten Microstrip und Stripline. Bei zwei- oder vierlagigen Platinen werden die Leitungen mit 50/75Ω ziemlich breit, deshalb kann man sich dort dem Ideal nur sehr grob nähern. Dennoch sollte man vor allem für Takte es versuchen, und möglichst die Leitung über einer Referenzfläche führen. Das grundlegende Prinzip lautet:

'''Die Fläche der Leiterschleife zwischen Signal und Massefläche muß minimiert werden.'''

Man muß immer daran denken. Strom fließt immer im Kreis, deshalb heißt es ja auch Stromkreis. Der Stromkreis beginnt am Versorgungspin des ICs, welcher das Signal generiert, läuft über den Ausgang und die Signalleitung zum Eingang des Empfängers bzw. der dort platzierten Terminierung, dort nach Masse und über die Masse zurück zum Sender-IC. Die Rückleitung über Masse ist genauso wichtig wie die Hinleitung des Signals! Eine wild geschlungene Masseleitung macht das beste Layout zunichte. Optimal sind komplette Masseflächen, doch die sind meist nur bei Platinen mit vier oder mehr Lagen machbar. Bei hochfrequenten Analogschaltungen gönnt man sich den "Luxus" auch bei zweilagigen, weil man sonst in Teufels Küche kommt. Bei schnellen Digitalschaltungen auf zweilagigen Platinen muß man Kompromisse eingehen. Aber auch hier gilt die alte Weisheit, daß die Masse möglichst sternförmig verteilt werden sollte. Entgegen der weit verbreiteten Meinung spielen 90° Winkel keine große Rolle, auch nicht weit in den den Bereich von 1 GHz! Siehe [[#Links | Abschnitt Links]].

Wenn Kabel als Verbindung zwischen ICs verwendet werden, sollte man auch hier Sorgfalt walten lassen.

* Idealerweise sollte man bei Flachbandkabeln jede 2. Ader auf Masse legen und auf BEIDEN Seiten der Verbindung am Stecker mit der Masse der Platine verbunden werden.
* Meist reicht es, jede 4. bis 10. Ader auf Masse zu legen, wobei man Takte direkt neben die Masse legen sollte.
* Bei Steuerkabeln (verdrillt oder auch nicht) gilt ähnliches.

== Zusammenfassung ==

* Entscheidend für das Entstehen von Reflexionen ist '''NICHT''' die Taktfrequenz sondern die Anstiegszeit der Signale. Eine Schaltung mit schnellen ICs wird auch bei niedrigen Taktfrequenzen sehr schnell schalten, auch wenn das nicht unbedingt notwendig wäre.
* Mit Reflexionen muß man rechnen, wenn die einfache Laufzeit der Leitung grösser als ca. 1/6 der minimalen Anstiegszeit der Signale ist.
* Serienterminierung ist für Takte nur bei Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sicher nutzbar.
* Parallelterminierung ist für 5/3,3V CMOS ungeeignet (Stromverbrauch).
* Auch mit Terminierung ist bei schnellen Signalen eine halbwegs saubere Leitungsführung notwendig.
* Man sollte nach Möglichkeit immer die langsamsten Logikbausteine verwenden, um Probleme mit Reflexionen zu minimieren (Wozu braucht man 1ns Anstiegszeit bei 5 MHz Takt?).
* Ausgänge sollten möglichst identische Ausgangswiderstände für LOW und HIGH haben (wie z. B. die HC-Familie), sonst wird eine Serienterminierung schwierig bis unmöglich (wie. z. B. die ABT-Familie); siehe [http://www.ti.com/litv/pdf/szza008 "Input and Output Characteristics of Digital Integrated Circuits"]

== Eine schöne und verständliche Erklärung aus einem Forumsthread ==

→ [http://www.mikrocontroller.net/topic/238751 Forum: ''Was ist der Wellenwiderstand?'']

#* Bei einer Leitung ohne Last (Re = ∞) wirkt die Leitung wegen ihrer verteilten Kapazität (Kapazitätsbelag) kapazitiv.
#* Bei einer Leitung mit Kurzschluss am Ende (Re = 0) wirkt die Leitung wegen ihrer verteilten Induktivität (Induktivitätsbelag) induktiv.
#* Irgendwo dazwischen gibt es einen Wert, wo Induktivität und Kapazität sich gerade kompensieren: Das ist der Wellenwiderstand. Er ermöglicht eine kapazitäts- und induktivitätsfreie Übertragung.
# Eine Leitung gibt an einen Lastwiderstand volle Leistung nur bei einem bestimmten Strom/Spannungsverhältnis ab. Wenn der Lastwiderstand ein anderes Strom/Spannungsverhältnis erzwingt, wird ein Teil des Stroms oder der Spannung in die Leitung zurückreflektiert. Der Widerstand, bei dem z.B. Impulse reflexionsfrei übergeben werden, ist der Wellenwiderstand.
# Durch die Geometrie einer Leitung werden Kapazitätsbelag und/oder Induktivitätsbelag verändert. Aus dem Verhältnis Kapazität/Induktivität lässt sich ein Widerstand errechenen, dies ist der Wellenwiderstand.

== Wellenwiderstand messen ==

Siehe hier: http://www.mikrocontroller.net/topic/106235

== 90° Ecken in Leiterbahnen ==

Das Thema wird seit Jahrzehnten diskutiert, real gemessen haben die Wenigsten. Hier die kurze Zusammenfassung aus zwei guten Quellen.

[http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf Messung] von Ultraboard
*sieben Leiterzüge mit 20,3cm Länge, 0,25mm Breite, Microstrip mit 50 Ohm; verschiedene Winkel
*Messung mit TDR und 17ps Anstiegszeit, ~2,8mm Pulslänge auf der Leitung, etwa 10fache Leiterbahnbreite
*Auf keiner Leitung konnten Effekte nachgewiesen werden!
*Eine Messung der Abstrahlung mittels Antenne bis 1,3 GHz zeigte auch keine sichtbaren Unterschiede jenseits der Messungenauigkeit

[http://www.theamphour.com/2012/01/10/the-amp-hour-77-winsome-waveform-wizardry/ Interview] mit [http://www.signalintegrity.com/hj.htm Dr. Howard Johnson], HF-Guru
* Die Legende kommt aus dem Bereich der Mikrowellen, wo die Theorie und Praxis in den 1960er Jahren sehr umfangreich erarbeitet wurde
* Direkte Übertragung vom Mikrowellengebiet 1-100GHz auf schnelle Digitalsignale (100MHz-10GHz) ist direkt nicht möglich, weil die Parameter anders sind
* Typische Leiterbahnbreiten für Digitalsignale sind 0,25mm und weniger, eine 90 Grad Ecke fügt ca. 0,02pF hinzu, typische Frequenz 1GHz bei Signalamplituden von 400mV und mehr (PECL, LVDS), hoher Störabstand (Digitalsignale), der Effekt ist kaum nachweisbar
* Typische Leiterbahnbreite für Mikrowellentechnik ist 3mm, Kapazitätszuwachs liegt bei ca. 0,2pF, Frequenzen von 10 GHz und mehr, Signalamplituden im Millivoltbereich mit engen Toleranzen über eine lange, analoge Verstärkerkette (+/-0,5dB über 10 Stufen)

Fazit. Die Winkel spielen unter 1 GHz keine Rolle, darüberhinaus nur sehr wenig. VIAs spielen bei 1GHz und mehr eine Rolle. 10fach wichtiger ist jedoch immer eine solide Bezugsfläche unter der HF-Leitung!

== Siehe auch ==

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/181484?goto=1752540#1752540 Forumsbeitrag]: Warum HF-Leitungen abrunden?
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/299855?goto=new#3220070 Forumsbeitrag:] Skurriles Problem mit BS170 Mosfets; erfolgreiche Anwendung einer Thevenin-Terminierung für einen [[SPI]]-[[Bus]] mit langen Kabeln
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/299855?page=1#3216635 Forumsbeitrag]: Einfacher Treiber für Parallelterminierung.

== Links ==

* [http://de.wikipedia.org/wiki/Wellenimpedanz Wellenwiderstand bei Wikipedia]
* [http://www.signalintegrity.com www.signalintegrity.com], Die Bibel der hochfrequenten Digitalsignale
* [http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8020-D.PDF AppNote von ON Semiconductor: Termination of ECL Logic Devices] (ausführlicher als der Artikel)
* [http://www.ti.com/litv/pdf/szza008 "Input and Output Characteristics of Digital Integrated Circuits"]
* http://www.forelec.ch/fichiers/HS-PCB-1.PDF (Sehr gutes Dokument zum Thema)
* [http://wiki.fed.de/fed-wiki/images/3/3f/Impedanzarten_-_Lagenaufbauten.pdf Striplines/Microstrip schnell berechnet] (PDF)
* [http://www1.sphere.ne.jp/i-lab/ilab/tool/cpw_e.htm Online Calculator]
* [http://www.hp.woodshot.com/appcad/version302/setup.exe Noch ein Offline Calculator]
* Linksammlung [http://www.circuitsage.com/tline.html Transmission Line Design and Analysis]
* [http://www.epanorama.net/circuits/tdr.html TDR Circuit], ein einfaches Time Domain Reflektometer zum selber bauen
*[http://www.theamphour.com/the-amp-hour-77-winsome-waveform-wizardry/ The Amp Hour #77 — Winsome Waveform Wizardry], Podcast mit Dr. Howard Johnson, HF-Guru (Ab 01:15:00 kommt die Stelle zum Thema 90° Leiterbahnen)
* [http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf Messung] von verschiedenen Winkeln von Leiterbahnen mit 17ps TDR, keinerlei Unterschiede!

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]

Wellenwiderstand

2014-08-11T16:47:32Z

195.33.171.8: /* Parallelterminierung */ -> Senkenterminierung.

== Einleitung ==

Schnelle Digitalschaltkreise bzw. hochfrequente Analogschaltungen stellen erhöhte Anforderungen an die Verbindungsleitungen zwischen ICs und Baugruppen. Wo ein langsamer CMOS-Baustein der 4000 Serie mit ein paar Megahertz (wobei die Flankensteilheit entscheidet - nicht die Frequenz) noch problemlos auf dem Steckbrett mit wilder Klingeldrahtverkabelung funktioniert, dort versagt ein moderner, schneller IC seinen Dienst. Ähnliches passiert auf geätzten Leiterplatten. Nicht nur die Packungsdichte der Gehäuse, auch die immer kürzer werdenden Schaltzeiten der Signale verlangen mehr und mehr einen durchdachten, hochfrequenzgerechten Aufbau mit zwei, vier oder mehr Lagen. Die Verbindungsleitungen, welche bei niedrigen Frequenzen praktisch nicht auffallen, sind plötzlich sichtbare Bauelemente, welche die zwei wichtigen Parameter Wellenwiderstand und Laufzeit aufweisen.

== Wellenwiderstand ==

[[bild:wellenwiderstand_ersatzschaltbild.png|thumb|right|372px|Modell eines elektrischen Leiters mit Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten]]
Eine elektrische Leitung muß bei hohen Frequenzen als ein Netzwerk aus folgenden Komponenten betrachtet werden:

* Serienwiderstand Rs
* Parallelwiderstand Rp
* Serieninduktivität Ls
* Parallelkapazität Cp

Praktisch kann man sich das so vorstellen: Jeder elektrische Leiter hat einen [[Widerstand|ohmschen Widerstand]] Rs. Vorsicht! Das ist nicht der Wellenwiderstand! Ebenso hat jede elektrische Leitung einen Widerstand zwischen den Leitern, denn der Isolator ist nie ideal. Praktisch kann man den allerdings meist vernachlässigen, da er im Bereich von Gigaohm liegt.

Die unvermeidlichen und ausschlaggebenden Parameter sind jedoch Ls und Cp. Jeder elektrische Leiter, welcher von einem Strom durchflossen wird, erzeugt ein Magnetfeld. Das ist gleichbedeutend mit der Induktivität Ls. Ebenso besteht zwischen zwei isolierten Leitern immer ein elektrisches Feld, wodurch der Kondensator Cp gebildet wird. Ls und Cp sind die entscheidenden Größen zur Bestimmung des Wellenwiderstandes. Je nach geometrischer Anordnung der Leiter kann man sie in gewissen Grenzen variieren (Koaxialkabel, Twisted Pair, Flachbandkabel etc.).

Der Wellenwiderstand berechnet sich aus

:<math>Z_0= \sqrt{\frac{Ls}{Cp}}</math>

Er ist eine charkteristische Größe einer Leitung. Er ist unabhängig von der Länge der Leitung.

Beispiele:

* Koaxialkabel RG58 und RG174, 50Ω
* Koaxialkabel RG59, 75Ω;
* Twisted Pair CAT3/5/7 für Ethernet, 100Ω
* Flachbandkabel, 150Ω typ.
* Leiterbahnen auf Platinen mit 30...150Ω

== Laufzeit ==

Elektrische Signale haben eine sehr hohe, aber dennoch begrenzte Ausbreitungsgeschwindigkeit. In Luft bzw. im Vakuum breiten sich Funksignale mit Lichtgeschwindigkeit aus, das sind 300.000 km/s, oder 30cm/ns. Auf Leitungen breiten sich Signale langsamer aus, da das elektromagnetische Feld mit der Umgebung interagiert. Je nach Leitungstyp etwa mit 50..70% der Lichtgeschwindigkeit, sprich mit ca. 15..21 cm/ns.

== Terminierung ==

Wenn eine elektrische Leitung als lang betrachtet werden muß, dann treten Reflexionen auf. Diese sind unerwünscht und können von sporadischen Fehlern bis zum völligen Versagen einer Schaltung alles verursachen. Deshalb müssen solche Leitungen terminiert werden. Die Terminierung absorbiert die einlaufenden Signale und verhindert damit ungewollte Reflexionen. Eine Leitung wird mit einem ohmschen Widerstand terminiert, welcher den gleichen Wert wie der Wellenwiderstand aufweist. Die Terminierungswiderstände müssen möglichst am Ende der Leitung plaziert werden.

:'''Eine Leitung ist dann als elektrisch lang zu betrachten, wenn die einfache Laufzeit der Leitung größer als ca. 1/6 der minimalen Anstiegszeit der Signale ist.'''

;Ein Beispiel:

Ein [[AVR]] ist ein recht typischer, digitaler IC. Die minimale Anstiegszeit beträgt ca. 5ns. Nach obiger Formel darf die Laufzeit nur
: 1/6 · 5ns ≈ 0,83ns
betragen. Bei einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von 21cm/ns ergibt das eine maximal zulässige Leitungslänge von
: 21cm/ns · 0,83ns ≈ 17,5cm
Das heißt, bei einer Leitungslänge von bis zu 17,5cm ''und'' halbwegs sauberer Leitungsführung treten keine nennenswerten Reflexionen auf und eine Terminierung ist nicht notwendig. Darüber muss man aufpassen: spätestens bei dem doppelten bis dreifachen Wert ist eine Terminierung meist unverzichtbar.

=== Serienterminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_serienterminierung.png|thumb|right|350px|Serienterminierung]]
Serienterminierung arbeitet bewußt mit Reflexionen. Von der Quelle wird ein Signal mit einem Innenwiderstand gleich dem Wellenwiderstand eingespeist. Dadurch ergibt sich ein Spannungsteiler von 1:2, d.h. Das Signal hat kurzzeitig nur die halbe Amplitude. Damit läuft es bis zum Ende der Leitung, welches offen ist. Es wird zu 100% reflektiert. Dadurch entsteht der volle Spannungspegel. Wenn die rücklaufende Reflexion die Quelle wieder erreicht wird sie vom Innenwiderstand der Quelle, welcher gleich dem Wellenwiderstand ist, absorbiert, es entsteht keine weitere Reflexion. Idealerweise sollte der externe Serienwiderstand Rs plus der Innenwiderstand des Ausgangs Ri gleich dem Wellenwiderstand sein. CMOS-ICs haben Ausgangswiderstände zwischen 15..50Ω.

Der Terminierungswiderstand muss in der Nähe des Ausgangs des treibenden Bausteins platziert werden -> Quellenterminierung.

Datensignale können meist problemlos mit Serienterminierung betrieben werden. Taktsignale dürfen nur bei Punkt zu Punkt Verbindungen mit Serienterminierung betrieben werden (ein Sender und nur ein Empfänger). Anderenfalls kann es zu Fehlfunktionen kommen, da ein Takteingang, welcher in der Mitte der Leitung sitzt für ein paar Nanosekunden eine Spannung am Eingang anliegen hat die etwa VCC/2 entspricht. Das ist aber genau die Schaltschwelle von CMOS-ICs. Kleinste eingekoppelte Störungen können nun dafür sorgen, daß der Takteingang mehrere Flanken "sieht", wo eigentlich nur eine sein sollte.

=== Parallelterminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_parallelterminierung.png|thumb|right|350px|Parallelterminierung]]
Parallelterminierung absorbiert die ankommende Welle am Ende einer Leitung. Damit treten zu keinem Zeitpunkt Reflexionen auf. Nachteilig ist der Stromverbrauch bei HIGH-Pegel. Diese Terminierung ist nicht für 5 oder 3.3V CMOS geeignet. Parallelterminierung wird typisch bei Ethernet sowie beim RS485-Bus verwendet, dort sogar an beiden Enden. Es gibt diverse IO-Standards wie HSTL, SSTL etc., welche für schnelle ICs entwickelt wurden (DDR-RAM, DDR2-RAM), diese arbeiten mit Parallel- sowie Serienterminierung.

[[bild:wellenwiderstand_vt-terminierung.png|thumb|right|350px|Terminierungsspannung]]
Den Stromverbrauch kann man halbieren, indem man mit einem speziellen Spannungsregler eine sog. ''Terminierungsspannung'' generiert (z. B. bei SCSI). Dieser Spannungsregler muss sowohl Strom liefern können (source) als auch Strom aufnehmen können (sink). Allerdings ist auch hier der Stromverbrauch noch recht beachtlich, jedoch hat man mit etwas stärkeren Bustreibern eine Chance, auch mit 5/3.3V CMOS eine Terminierung treiben zu können.

Der Terminierungswiderstand muss in der Nähe des Eingangs des empfangenden Bausteins platziert werden -> Senkenterminierung.

{{Absatz}}

[[bild:wellenwiderstand_theveninterminierung.png|thumb|right|350px|Thevenin-Terminierung]]

Ohne Terminierungsspannung kommt man mit der sog. ''Thevenin-Terminierung'' aus. Dabei wird der Terminierungswiderstand durch zwei doppelt so große Widerstände ersetzt. Aus Sicht des Kabels sind diese beiden Widerstände ''parallel'' geschaltet! Wichtig ist der zusätzliche Kondensator an VCC und GND, er stellt einen hochfrequenten Kurzschluß dar und ist wichtig für die Funktion dieser speziellen Terminierung. Er muss wie ein [[Kondensator#Entkoppelkondensator | Entkoppelkondensator]] bei einem IC betrachtet und dementsprechend nah platziert werden.

Daher auch der Name: ''Thevenin Equivalent'' ist im Englischen die Bezeichung für eine Ersatzschaltung mit anderem Aufbau aber im Endeffekt gleichen Eigenschaften. Hier spart man auch die Hälfte des Stroms ein, allerdings fliesst jetzt auch bei LOW ein Strom durch die Terminierung. Der Stromverbrauch bzw. die Treiberbelastung ist identisch zur Nutzung einer Terminierungsspannung.

{{Absatz}}

=== AC-Terminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_ac-terminierung.png|thumb|rigt|350px|AC-Terminierung]]
Um den Stromverbrauch allgemein zu senken kann AC-Terminierung eingesetzt werden.

Dazu wird ein Kondensator in Reihe zum Terminierungswiderstand geschaltet. Damit fliesst nur für eine kurze Zeit ein Strom, wenn der Pegel wechselt. Nachteilig ist die bisweilen kritische Dimensionierung des Kondensators. Er darf nicht zu klein sein, damit die Spannung nicht zu schnell steigt und somit der Terminierungswiderstand nicht voll wirksam ist. Andererseits darf er nicht zu groß sein, damit der Umladevorgang vor dem nächsten Flankenwechsel abgeschlossen ist (Taktfrequenz). Hier muß man ggf. experimentieren und ''richtig'' messen. Typische Werte liegen zwischen 100pF und 10nF.

Für Takte und Signale mit konstantem Mittelwert ([[Manchester]]kodierung, 8B10B Kodierung) kann man den Kondensator sehr groß wählen (100nF Keramik + großen Elko). Dann lädt sich der Kondensator über mehrere hundert Takte auf den Mittelwert der Spannung auf und hält diese. Damit wirkt er wie eine Spannungsquelle für die Terminierungsspannung.

Der Vorteil ist der eingesparte Spannungsregler, der Stromverbrauch ist identisch mit der Parallelterminierung mit Terminierungsspannng. Als grobe Orientierung sollte die Zeitkonstante aus Terminierungswiderstand mal Kondensator ca. 1000 mal größer sein als die Periodendauer des Taktes bzw. die Bitdauer das Datenstroms sein:

:<math>R_T \cdot C_T \;\gtrapprox\; 1000 \cdot T_\text{CLK}</math>

== Takt- und Datensignale ==

Bei Datensignalen ist es meist durchaus akzeptabel, wenn ein erhöhtes Maß an Überschwingern und Reflexionen auftreten. Auf synchronen [[Bus]]systemem werden die Daten mittels eines Taktes abgetastet. Nur zu diesem Zeitpunkt müssen die Daten sauber anliegen, ein wenig davor (Setup Time) und ein wenig danach (Hold time). Ganz anders bei Takten, asynchronen Resets und Interruptsignalen. Auf diese reagiert ein digitaler IC '''sofort''' und sehr schnell. Durch Reflexionen kann es zu "Zacken" auf Taktflanken kommen, welche ein langsamer IC ignoriert aber ein schneller darauf reagiert und zwei Taktflanken "sieht", wo eigentlich nur eine ist. Hier muss man aufpassen. Diese Signale sollten

* sehr solide layoutet werden
* etwas Abstand zu allen anderen Signalen bekommen
* ggf. sauber terminiert werden

Dann gibt es auch keine Probleme mit instabilen Datenübertragungen etc.

== Leitungsführung und Layout ==

Der Zusatz "und halbwegs saubere Leitungsführung" ist eine entscheidende Komponente bei der Verteilung schneller Signale! Irgendwelche wilde Klingeldrahtorgien oder lieblos auf die Platine geschmissene Leitungen zählen nicht dazu. Im Idealfall sind die Leitungen mit einer Impedanz von 50 oder 75Ω layoutet, bei differentiellen Signalen auch 100Ω (Ethernet, LVDS etc.). Dazu muß eine bestimmte Geometrie der Leiterbahn eingehalten werden, im wesentlichen bestimmt durch Breite und Abstand zur Referenzfläche (GND oder VCC). Die Stichworte für eine Suche im Internet lauten Microstrip und Stripline. Bei zwei- oder vierlagigen Platinen werden die Leitungen mit 50/75Ω ziemlich breit, deshalb kann man sich dort dem Ideal nur sehr grob nähern. Dennoch sollte man vor allem für Takte es versuchen, und möglichst die Leitung über einer Referenzfläche führen. Das grundlegende Prinzip lautet:

'''Die Fläche der Leiterschleife zwischen Signal und Massefläche muß minimiert werden.'''

Man muß immer daran denken. Strom fließt immer im Kreis, deshalb heißt es ja auch Stromkreis. Der Stromkreis beginnt am Versorgungspin des ICs, welcher das Signal generiert, läuft über den Ausgang und die Signalleitung zum Eingang des Empfängers bzw. der dort platzierten Terminierung, dort nach Masse und über die Masse zurück zum Sender-IC. Die Rückleitung über Masse ist genauso wichtig wie die Hinleitung des Signals! Eine wild geschlungene Masseleitung macht das beste Layout zunichte. Optimal sind komplette Masseflächen, doch die sind meist nur bei Platinen mit vier oder mehr Lagen machbar. Bei hochfrequenten Analogschaltungen gönnt man sich den "Luxus" auch bei zweilagigen, weil man sonst in Teufels Küche kommt. Bei schnellen Digitalschaltungen auf zweilagigen Platinen muß man Kompromisse eingehen. Aber auch hier gilt die alte Weisheit, daß die Masse möglichst sternförmig verteilt werden sollte. Entgegen der weit verbreiteten Meinung spielen 90° Winkel keine große Rolle, auch nicht weit in den den Bereich von 1 GHz! Siehe [[#Links | Abschnitt Links]].

Wenn Kabel als Verbindung zwischen ICs verwendet werden, sollte man auch hier Sorgfalt walten lassen.

* Idealerweise sollte man bei Flachbandkabeln jede 2. Ader auf Masse legen und auf BEIDEN Seiten der Verbindung am Stecker mit der Masse der Platine verbunden werden.
* Meist reicht es, jede 4. bis 10. Ader auf Masse zu legen, wobei man Takte direkt neben die Masse legen sollte.
* Bei Steuerkabeln (verdrillt oder auch nicht) gilt ähnliches.

== Zusammenfassung ==

* Entscheidend für das Entstehen von Reflexionen ist '''NICHT''' die Taktfrequenz sondern die Anstiegszeit der Signale. Eine Schaltung mit schnellen ICs wird auch bei niedrigen Taktfrequenzen sehr schnell schalten, auch wenn das nicht unbedingt notwendig wäre.
* Mit Reflexionen muß man rechnen, wenn die einfache Laufzeit der Leitung grösser als ca. 1/6 der minimalen Anstiegszeit der Signale ist.
* Serienterminierung ist für Takte nur bei Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sicher nutzbar.
* Parallelterminierung ist für 5/3,3V CMOS ungeeignet (Stromverbrauch).
* Auch mit Terminierung ist bei schnellen Signalen eine halbwegs saubere Leitungsführung notwendig.
* Man sollte nach Möglichkeit immer die langsamsten Logikbausteine verwenden, um Probleme mit Reflexionen zu minimieren (Wozu braucht man 1ns Anstiegszeit bei 5 MHz Takt?).
* Ausgänge sollten möglichst identische Ausgangswiderstände für LOW und HIGH haben (wie z. B. die HC-Familie), sonst wird eine Serienterminierung schwierig bis unmöglich (wie. z. B. die ABT-Familie); siehe [http://www.ti.com/litv/pdf/szza008 "Input and Output Characteristics of Digital Integrated Circuits"]

== Eine schöne und verständliche Erklärung aus einem Forumsthread ==

→ [http://www.mikrocontroller.net/topic/238751 Forum: ''Was ist der Wellenwiderstand?'']

#* Bei einer Leitung ohne Last (Re = ∞) wirkt die Leitung wegen ihrer verteilten Kapazität (Kapazitätsbelag) kapazitiv.
#* Bei einer Leitung mit Kurzschluss am Ende (Re = 0) wirkt die Leitung wegen ihrer verteilten Induktivität (Induktivitätsbelag) induktiv.
#* Irgendwo dazwischen gibt es einen Wert, wo Induktivität und Kapazität sich gerade kompensieren: Das ist der Wellenwiderstand. Er ermöglicht eine kapazitäts- und induktivitätsfreie Übertragung.
# Eine Leitung gibt an einen Lastwiderstand volle Leistung nur bei einem bestimmten Strom/Spannungsverhältnis ab. Wenn der Lastwiderstand ein anderes Strom/Spannungsverhältnis erzwingt, wird ein Teil des Stroms oder der Spannung in die Leitung zurückreflektiert. Der Widerstand, bei dem z.B. Impulse reflexionsfrei übergeben werden, ist der Wellenwiderstand.
# Durch die Geometrie einer Leitung werden Kapazitätsbelag und/oder Induktivitätsbelag verändert. Aus dem Verhältnis Kapazität/Induktivität lässt sich ein Widerstand errechenen, dies ist der Wellenwiderstand.

== Wellennwiderstand messen ==

Siehe hier: http://www.mikrocontroller.net/topic/106235

== 90° Ecken in Leiterbahnen ==

Das Thema wird seit Jahrzehnten diskutiert, real gemessen haben die Wenigsten. Hier die kurze Zusammenfassung aus zwei guten Quellen.

[http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf Messung] von Ultraboard
*sieben Leiterzüge mit 20,3cm Länge, 0,25mm Breite, Microstrip mit 50 Ohm; verschiedene Winkel
*Messung mit TDR und 17ps Anstiegszeit, ~2,8mm Pulslänge auf der Leitung, etwa 10fache Leiterbahnbreite
*Auf keiner Leitung konnten Effekte nachgewiesen werden!
*Eine Messung der Abstrahlung mittels Antenne bis 1,3 GHz zeigte auch keine sichtbaren Unterschiede jenseits der Messungenauigkeit

[http://www.theamphour.com/2012/01/10/the-amp-hour-77-winsome-waveform-wizardry/ Interview] mit [http://www.signalintegrity.com/hj.htm Dr. Howard Johnson], HF-Guru
* Die Legende kommt aus dem Bereich der Mikrowellen, wo die Theorie und Praxis in den 1960er Jahren sehr umfangreich erarbeitet wurde
* Direkte Übertragung vom Mikrowellengebiet 1-100GHz auf schnelle Digitalsignale (100MHz-10GHz) ist direkt nicht möglich, weil die Parameter anders sind
* Typische Leiterbahnbreiten für Digitalsignale sind 0,25mm und weniger, eine 90 Grad Ecke fügt ca. 0,02pF hinzu, typische Frequenz 1GHz bei Signalamplituden von 400mV und mehr (PECL, LVDS), hoher Störabstand (Digitalsignale), der Effekt ist kaum nachweisbar
* Typische Leiterbahnbreite für Mikrowellentechnik ist 3mm, Kapazitätszuwachs liegt bei ca. 0,2pF, Frequenzen von 10 GHz und mehr, Signalamplituden im Millivoltbereich mit engen Toleranzen über eine lange, analoge Verstärkerkette (+/-0,5dB über 10 Stufen)

Fazit. Die Winkel spielen unter 1 GHz keine Rolle, darüberhinaus nur sehr wenig. VIAs spielen bei 1GHz und mehr eine Rolle. 10fach wichtiger ist jedoch immer eine solide Bezugsfläche unter der HF-Leitung!

== Siehe auch ==

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/181484?goto=1752540#1752540 Forumsbeitrag]: Warum HF-Leitungen abrunden?
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/299855?goto=new#3220070 Forumsbeitrag:] Skurriles Problem mit BS170 Mosfets; erfolgreiche Anwendung einer Thevenin-Terminierung für einen [[SPI]]-[[Bus]] mit langen Kabeln
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/299855?page=1#3216635 Forumsbeitrag]: Einfacher Treiber für Parallelterminierung.

== Links ==

* [http://de.wikipedia.org/wiki/Wellenimpedanz Wellenwiderstand bei Wikipedia]
* [http://www.signalintegrity.com www.signalintegrity.com], Die Bibel der hochfrequenten Digitalsignale
* [http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8020-D.PDF AppNote von ON Semiconductor: Termination of ECL Logic Devices] (ausführlicher als der Artikel)
* [http://www.ti.com/litv/pdf/szza008 "Input and Output Characteristics of Digital Integrated Circuits"]
* http://www.forelec.ch/fichiers/HS-PCB-1.PDF (Sehr gutes Dokument zum Thema)
* [http://wiki.fed.de/fed-wiki/images/3/3f/Impedanzarten_-_Lagenaufbauten.pdf Striplines/Microstrip schnell berechnet] (PDF)
* [http://www1.sphere.ne.jp/i-lab/ilab/tool/cpw_e.htm Online Calculator]
* [http://www.hp.woodshot.com/appcad/version302/setup.exe Noch ein Offline Calculator]
* Linksammlung [http://www.circuitsage.com/tline.html Transmission Line Design and Analysis]
* [http://www.epanorama.net/circuits/tdr.html TDR Circuit], ein einfaches Time Domain Reflektometer zum selber bauen
*[http://www.theamphour.com/the-amp-hour-77-winsome-waveform-wizardry/ The Amp Hour #77 — Winsome Waveform Wizardry], Podcast mit Dr. Howard Johnson, HF-Guru (Ab 01:15:00 kommt die Stelle zum Thema 90° Leiterbahnen)
* [http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf Messung] von verschiedenen Winkeln von Leiterbahnen mit 17ps TDR, keinerlei Unterschiede!

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]

Wellenwiderstand

2014-08-11T16:39:39Z

195.33.171.8: /* Serienterminierung */ Quellenterminierung.

== Einleitung ==

Schnelle Digitalschaltkreise bzw. hochfrequente Analogschaltungen stellen erhöhte Anforderungen an die Verbindungsleitungen zwischen ICs und Baugruppen. Wo ein langsamer CMOS-Baustein der 4000 Serie mit ein paar Megahertz (wobei die Flankensteilheit entscheidet - nicht die Frequenz) noch problemlos auf dem Steckbrett mit wilder Klingeldrahtverkabelung funktioniert, dort versagt ein moderner, schneller IC seinen Dienst. Ähnliches passiert auf geätzten Leiterplatten. Nicht nur die Packungsdichte der Gehäuse, auch die immer kürzer werdenden Schaltzeiten der Signale verlangen mehr und mehr einen durchdachten, hochfrequenzgerechten Aufbau mit zwei, vier oder mehr Lagen. Die Verbindungsleitungen, welche bei niedrigen Frequenzen praktisch nicht auffallen, sind plötzlich sichtbare Bauelemente, welche die zwei wichtigen Parameter Wellenwiderstand und Laufzeit aufweisen.

== Wellenwiderstand ==

[[bild:wellenwiderstand_ersatzschaltbild.png|thumb|right|372px|Modell eines elektrischen Leiters mit Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten]]
Eine elektrische Leitung muß bei hohen Frequenzen als ein Netzwerk aus folgenden Komponenten betrachtet werden:

* Serienwiderstand Rs
* Parallelwiderstand Rp
* Serieninduktivität Ls
* Parallelkapazität Cp

Praktisch kann man sich das so vorstellen: Jeder elektrische Leiter hat einen [[Widerstand|ohmschen Widerstand]] Rs. Vorsicht! Das ist nicht der Wellenwiderstand! Ebenso hat jede elektrische Leitung einen Widerstand zwischen den Leitern, denn der Isolator ist nie ideal. Praktisch kann man den allerdings meist vernachlässigen, da er im Bereich von Gigaohm liegt.

Die unvermeidlichen und ausschlaggebenden Parameter sind jedoch Ls und Cp. Jeder elektrische Leiter, welcher von einem Strom durchflossen wird, erzeugt ein Magnetfeld. Das ist gleichbedeutend mit der Induktivität Ls. Ebenso besteht zwischen zwei isolierten Leitern immer ein elektrisches Feld, wodurch der Kondensator Cp gebildet wird. Ls und Cp sind die entscheidenden Größen zur Bestimmung des Wellenwiderstandes. Je nach geometrischer Anordnung der Leiter kann man sie in gewissen Grenzen variieren (Koaxialkabel, Twisted Pair, Flachbandkabel etc.).

Der Wellenwiderstand berechnet sich aus

:<math>Z_0= \sqrt{\frac{Ls}{Cp}}</math>

Er ist eine charkteristische Größe einer Leitung. Er ist unabhängig von der Länge der Leitung.

Beispiele:

* Koaxialkabel RG58 und RG174, 50Ω
* Koaxialkabel RG59, 75Ω;
* Twisted Pair CAT3/5/7 für Ethernet, 100Ω
* Flachbandkabel, 150Ω typ.
* Leiterbahnen auf Platinen mit 30...150Ω

== Laufzeit ==

Elektrische Signale haben eine sehr hohe, aber dennoch begrenzte Ausbreitungsgeschwindigkeit. In Luft bzw. im Vakuum breiten sich Funksignale mit Lichtgeschwindigkeit aus, das sind 300.000 km/s, oder 30cm/ns. Auf Leitungen breiten sich Signale langsamer aus, da das elektromagnetische Feld mit der Umgebung interagiert. Je nach Leitungstyp etwa mit 50..70% der Lichtgeschwindigkeit, sprich mit ca. 15..21 cm/ns.

== Terminierung ==

Wenn eine elektrische Leitung als lang betrachtet werden muß, dann treten Reflexionen auf. Diese sind unerwünscht und können von sporadischen Fehlern bis zum völligen Versagen einer Schaltung alles verursachen. Deshalb müssen solche Leitungen terminiert werden. Die Terminierung absorbiert die einlaufenden Signale und verhindert damit ungewollte Reflexionen. Eine Leitung wird mit einem ohmschen Widerstand terminiert, welcher den gleichen Wert wie der Wellenwiderstand aufweist. Die Terminierungswiderstände müssen möglichst am Ende der Leitung plaziert werden.

:'''Eine Leitung ist dann als elektrisch lang zu betrachten, wenn die einfache Laufzeit der Leitung größer als ca. 1/6 der minimalen Anstiegszeit der Signale ist.'''

;Ein Beispiel:

Ein [[AVR]] ist ein recht typischer, digitaler IC. Die minimale Anstiegszeit beträgt ca. 5ns. Nach obiger Formel darf die Laufzeit nur
: 1/6 · 5ns ≈ 0,83ns
betragen. Bei einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von 21cm/ns ergibt das eine maximal zulässige Leitungslänge von
: 21cm/ns · 0,83ns ≈ 17,5cm
Das heißt, bei einer Leitungslänge von bis zu 17,5cm ''und'' halbwegs sauberer Leitungsführung treten keine nennenswerten Reflexionen auf und eine Terminierung ist nicht notwendig. Darüber muss man aufpassen: spätestens bei dem doppelten bis dreifachen Wert ist eine Terminierung meist unverzichtbar.

=== Serienterminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_serienterminierung.png|thumb|right|350px|Serienterminierung]]
Serienterminierung arbeitet bewußt mit Reflexionen. Von der Quelle wird ein Signal mit einem Innenwiderstand gleich dem Wellenwiderstand eingespeist. Dadurch ergibt sich ein Spannungsteiler von 1:2, d.h. Das Signal hat kurzzeitig nur die halbe Amplitude. Damit läuft es bis zum Ende der Leitung, welches offen ist. Es wird zu 100% reflektiert. Dadurch entsteht der volle Spannungspegel. Wenn die rücklaufende Reflexion die Quelle wieder erreicht wird sie vom Innenwiderstand der Quelle, welcher gleich dem Wellenwiderstand ist, absorbiert, es entsteht keine weitere Reflexion. Idealerweise sollte der externe Serienwiderstand Rs plus der Innenwiderstand des Ausgangs Ri gleich dem Wellenwiderstand sein. CMOS-ICs haben Ausgangswiderstände zwischen 15..50Ω.

Der Terminierungswiderstand muss in der Nähe des Ausgangs des treibenden Bausteins platziert werden -> Quellenterminierung.

Datensignale können meist problemlos mit Serienterminierung betrieben werden. Taktsignale dürfen nur bei Punkt zu Punkt Verbindungen mit Serienterminierung betrieben werden (ein Sender und nur ein Empfänger). Anderenfalls kann es zu Fehlfunktionen kommen, da ein Takteingang, welcher in der Mitte der Leitung sitzt für ein paar Nanosekunden eine Spannung am Eingang anliegen hat die etwa VCC/2 entspricht. Das ist aber genau die Schaltschwelle von CMOS-ICs. Kleinste eingekoppelte Störungen können nun dafür sorgen, daß der Takteingang mehrere Flanken "sieht", wo eigentlich nur eine sein sollte.

=== Parallelterminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_parallelterminierung.png|thumb|right|350px|Parallelterminierung]]
[[bild:wellenwiderstand_vt-terminierung.png|thumb|right|350px|Terminierungsspannung]]
[[bild:wellenwiderstand_theveninterminierung.png|thumb|right|350px|Thevenin-Terminierung]]

Parallelterminierung absorbiert die ankommende Welle am Ende einer Leitung. Damit treten zu keinem Zeitpunkt Reflexionen auf. Nachteilig ist der Stromverbrauch bei HIGH-Pegel. Diese Terminierung ist nicht für 5 oder 3.3V CMOS geeignet. Parallelterminierung wird typisch bei Ethernet sowie beim RS485-Bus verwendet, dort sogar an beiden Enden. Es gibt diverse IO-Standards wie HSTL, SSTL etc., welche für schnelle ICs entwickelt wurden (DDR-RAM, DDR2-RAM), diese arbeiten mit Parallel- sowie Serienterminierung.

Den Stromverbrauch kann man halbieren, indem man mit einem speziellen Spannungsregler eine sog. ''Terminierungsspannung'' generiert (z. B. bei SCSI). Dieser Spannungsregler muss sowohl Strom liefern können (source) als auch Strom aufnehmen können (sink). Allerdings ist auch hier der Stromverbrauch noch recht beachtlich, allerdings hat man mit etwas stärkeren Bustreibern eine Chance, auch mit 5/3.3V CMOS eine Terminierung treiben zu können.

Ohne Terminierungsspannung kommt man mit der sog. ''Thevenin-Terminierung'' aus. Dabei wird der Terminierungswiderstand durch zwei doppelt so große Widerstände ersetzt. Aus Sicht des Kabels sind diese beiden Widerstände ''parallel'' geschaltet! Wichtig ist der zusätzliche Kondensator an VCC und GND, er stellt einen hochfrequenten Kurzschluß dar und ist wichtig für die Funktion dieser speziellen Terminierung. Er muss wie ein [[Kondensator#Entkoppelkondensator | Entkoppelkondensator]] bei einem IC betrachtet und dementsprechend nah platziert werden.

Daher auch der Name: ''Thevenin Equivalent'' ist im Englischen die Bezeichung für eine Ersatzschaltung mit anderem Aufbau aber im Endeffekt gleichen Eigenschaften. Hier spart man auch die Hälfte des Stroms ein, allerdings fliesst jetzt auch bei LOW ein Strom durch die Terminierung. Der Stromverbrauch bzw. die Treiberbelastung ist identisch zur Nutzung einer Terminierungsspannung.

{{Absatz}}

=== AC-Terminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_ac-terminierung.png|thumb|rigt|350px|AC-Terminierung]]
Um den Stromverbrauch allgemein zu senken kann AC-Terminierung eingesetzt werden.

Dazu wird ein Kondensator in Reihe zum Terminierungswiderstand geschaltet. Damit fliesst nur für eine kurze Zeit ein Strom, wenn der Pegel wechselt. Nachteilig ist die bisweilen kritische Dimensionierung des Kondensators. Er darf nicht zu klein sein, damit die Spannung nicht zu schnell steigt und somit der Terminierungswiderstand nicht voll wirksam ist. Andererseits darf er nicht zu groß sein, damit der Umladevorgang vor dem nächsten Flankenwechsel abgeschlossen ist (Taktfrequenz). Hier muß man ggf. experimentieren und ''richtig'' messen. Typische Werte liegen zwischen 100pF und 10nF.

Für Takte und Signale mit konstantem Mittelwert ([[Manchester]]kodierung, 8B10B Kodierung) kann man den Kondensator sehr groß wählen (100nF Keramik + großen Elko). Dann lädt sich der Kondensator über mehrere hundert Takte auf den Mittelwert der Spannung auf und hält diese. Damit wirkt er wie eine Spannungsquelle für die Terminierungsspannung.

Der Vorteil ist der eingesparte Spannungsregler, der Stromverbrauch ist identisch mit der Parallelterminierung mit Terminierungsspannng. Als grobe Orientierung sollte die Zeitkonstante aus Terminierungswiderstand mal Kondensator ca. 1000 mal größer sein als die Periodendauer des Taktes bzw. die Bitdauer das Datenstroms sein:

:<math>R_T \cdot C_T \;\gtrapprox\; 1000 \cdot T_\text{CLK}</math>

== Takt- und Datensignale ==

Bei Datensignalen ist es meist durchaus akzeptabel, wenn ein erhöhtes Maß an Überschwingern und Reflexionen auftreten. Auf synchronen [[Bus]]systemem werden die Daten mittels eines Taktes abgetastet. Nur zu diesem Zeitpunkt müssen die Daten sauber anliegen, ein wenig davor (Setup Time) und ein wenig danach (Hold time). Ganz anders bei Takten, asynchronen Resets und Interruptsignalen. Auf diese reagiert ein digitaler IC '''sofort''' und sehr schnell. Durch Reflexionen kann es zu "Zacken" auf Taktflanken kommen, welche ein langsamer IC ignoriert aber ein schneller darauf reagiert und zwei Taktflanken "sieht", wo eigentlich nur eine ist. Hier muss man aufpassen. Diese Signale sollten

* sehr solide layoutet werden
* etwas Abstand zu allen anderen Signalen bekommen
* ggf. sauber terminiert werden

Dann gibt es auch keine Probleme mit instabilen Datenübertragungen etc.

== Leitungsführung und Layout ==

Der Zusatz "und halbwegs saubere Leitungsführung" ist eine entscheidende Komponente bei der Verteilung schneller Signale! Irgendwelche wilde Klingeldrahtorgien oder lieblos auf die Platine geschmissene Leitungen zählen nicht dazu. Im Idealfall sind die Leitungen mit einer Impedanz von 50 oder 75Ω layoutet, bei differentiellen Signalen auch 100Ω (Ethernet, LVDS etc.). Dazu muß eine bestimmte Geometrie der Leiterbahn eingehalten werden, im wesentlichen bestimmt durch Breite und Abstand zur Referenzfläche (GND oder VCC). Die Stichworte für eine Suche im Internet lauten Microstrip und Stripline. Bei zwei- oder vierlagigen Platinen werden die Leitungen mit 50/75Ω ziemlich breit, deshalb kann man sich dort dem Ideal nur sehr grob nähern. Dennoch sollte man vor allem für Takte es versuchen, und möglichst die Leitung über einer Referenzfläche führen. Das grundlegende Prinzip lautet:

'''Die Fläche der Leiterschleife zwischen Signal und Massefläche muß minimiert werden.'''

Man muß immer daran denken. Strom fließt immer im Kreis, deshalb heißt es ja auch Stromkreis. Der Stromkreis beginnt am Versorgungspin des ICs, welcher das Signal generiert, läuft über den Ausgang und die Signalleitung zum Eingang des Empfängers bzw. der dort platzierten Terminierung, dort nach Masse und über die Masse zurück zum Sender-IC. Die Rückleitung über Masse ist genauso wichtig wie die Hinleitung des Signals! Eine wild geschlungene Masseleitung macht das beste Layout zunichte. Optimal sind komplette Masseflächen, doch die sind meist nur bei Platinen mit vier oder mehr Lagen machbar. Bei hochfrequenten Analogschaltungen gönnt man sich den "Luxus" auch bei zweilagigen, weil man sonst in Teufels Küche kommt. Bei schnellen Digitalschaltungen auf zweilagigen Platinen muß man Kompromisse eingehen. Aber auch hier gilt die alte Weisheit, daß die Masse möglichst sternförmig verteilt werden sollte. Entgegen der weit verbreiteten Meinung spielen 90° Winkel keine große Rolle, auch nicht weit in den den Bereich von 1 GHz! Siehe [[#Links | Abschnitt Links]].

Wenn Kabel als Verbindung zwischen ICs verwendet werden, sollte man auch hier Sorgfalt walten lassen.

* Idealerweise sollte man bei Flachbandkabeln jede 2. Ader auf Masse legen und auf BEIDEN Seiten der Verbindung am Stecker mit der Masse der Platine verbunden werden.
* Meist reicht es, jede 4. bis 10. Ader auf Masse zu legen, wobei man Takte direkt neben die Masse legen sollte.
* Bei Steuerkabeln (verdrillt oder auch nicht) gilt ähnliches.

== Zusammenfassung ==

* Entscheidend für das Entstehen von Reflexionen ist '''NICHT''' die Taktfrequenz sondern die Anstiegszeit der Signale. Eine Schaltung mit schnellen ICs wird auch bei niedrigen Taktfrequenzen sehr schnell schalten, auch wenn das nicht unbedingt notwendig wäre.
* Mit Reflexionen muß man rechnen, wenn die einfache Laufzeit der Leitung grösser als ca. 1/6 der minimalen Anstiegszeit der Signale ist.
* Serienterminierung ist für Takte nur bei Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sicher nutzbar.
* Parallelterminierung ist für 5/3,3V CMOS ungeeignet (Stromverbrauch).
* Auch mit Terminierung ist bei schnellen Signalen eine halbwegs saubere Leitungsführung notwendig.
* Man sollte nach Möglichkeit immer die langsamsten Logikbausteine verwenden, um Probleme mit Reflexionen zu minimieren (Wozu braucht man 1ns Anstiegszeit bei 5 MHz Takt?).
* Ausgänge sollten möglichst identische Ausgangswiderstände für LOW und HIGH haben (wie z. B. die HC-Familie), sonst wird eine Serienterminierung schwierig bis unmöglich (wie. z. B. die ABT-Familie); siehe [http://www.ti.com/litv/pdf/szza008 "Input and Output Characteristics of Digital Integrated Circuits"]

== Eine schöne und verständliche Erklärung aus einem Forumsthread ==

→ [http://www.mikrocontroller.net/topic/238751 Forum: ''Was ist der Wellenwiderstand?'']

#* Bei einer Leitung ohne Last (Re = ∞) wirkt die Leitung wegen ihrer verteilten Kapazität (Kapazitätsbelag) kapazitiv.
#* Bei einer Leitung mit Kurzschluss am Ende (Re = 0) wirkt die Leitung wegen ihrer verteilten Induktivität (Induktivitätsbelag) induktiv.
#* Irgendwo dazwischen gibt es einen Wert, wo Induktivität und Kapazität sich gerade kompensieren: Das ist der Wellenwiderstand. Er ermöglicht eine kapazitäts- und induktivitätsfreie Übertragung.
# Eine Leitung gibt an einen Lastwiderstand volle Leistung nur bei einem bestimmten Strom/Spannungsverhältnis ab. Wenn der Lastwiderstand ein anderes Strom/Spannungsverhältnis erzwingt, wird ein Teil des Stroms oder der Spannung in die Leitung zurückreflektiert. Der Widerstand, bei dem z.B. Impulse reflexionsfrei übergeben werden, ist der Wellenwiderstand.
# Durch die Geometrie einer Leitung werden Kapazitätsbelag und/oder Induktivitätsbelag verändert. Aus dem Verhältnis Kapazität/Induktivität lässt sich ein Widerstand errechenen, dies ist der Wellenwiderstand.

== Wellennwiderstand messen ==

Siehe hier: http://www.mikrocontroller.net/topic/106235

== 90° Ecken in Leiterbahnen ==

Das Thema wird seit Jahrzehnten diskutiert, real gemessen haben die Wenigsten. Hier die kurze Zusammenfassung aus zwei guten Quellen.

[http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf Messung] von Ultraboard
*sieben Leiterzüge mit 20,3cm Länge, 0,25mm Breite, Microstrip mit 50 Ohm; verschiedene Winkel
*Messung mit TDR und 17ps Anstiegszeit, ~2,8mm Pulslänge auf der Leitung, etwa 10fache Leiterbahnbreite
*Auf keiner Leitung konnten Effekte nachgewiesen werden!
*Eine Messung der Abstrahlung mittels Antenne bis 1,3 GHz zeigte auch keine sichtbaren Unterschiede jenseits der Messungenauigkeit

[http://www.theamphour.com/2012/01/10/the-amp-hour-77-winsome-waveform-wizardry/ Interview] mit [http://www.signalintegrity.com/hj.htm Dr. Howard Johnson], HF-Guru
* Die Legende kommt aus dem Bereich der Mikrowellen, wo die Theorie und Praxis in den 1960er Jahren sehr umfangreich erarbeitet wurde
* Direkte Übertragung vom Mikrowellengebiet 1-100GHz auf schnelle Digitalsignale (100MHz-10GHz) ist direkt nicht möglich, weil die Parameter anders sind
* Typische Leiterbahnbreiten für Digitalsignale sind 0,25mm und weniger, eine 90 Grad Ecke fügt ca. 0,02pF hinzu, typische Frequenz 1GHz bei Signalamplituden von 400mV und mehr (PECL, LVDS), hoher Störabstand (Digitalsignale), der Effekt ist kaum nachweisbar
* Typische Leiterbahnbreite für Mikrowellentechnik ist 3mm, Kapazitätszuwachs liegt bei ca. 0,2pF, Frequenzen von 10 GHz und mehr, Signalamplituden im Millivoltbereich mit engen Toleranzen über eine lange, analoge Verstärkerkette (+/-0,5dB über 10 Stufen)

Fazit. Die Winkel spielen unter 1 GHz keine Rolle, darüberhinaus nur sehr wenig. VIAs spielen bei 1GHz und mehr eine Rolle. 10fach wichtiger ist jedoch immer eine solide Bezugsfläche unter der HF-Leitung!

== Siehe auch ==

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/181484?goto=1752540#1752540 Forumsbeitrag]: Warum HF-Leitungen abrunden?
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/299855?goto=new#3220070 Forumsbeitrag:] Skurriles Problem mit BS170 Mosfets; erfolgreiche Anwendung einer Thevenin-Terminierung für einen [[SPI]]-[[Bus]] mit langen Kabeln
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/299855?page=1#3216635 Forumsbeitrag]: Einfacher Treiber für Parallelterminierung.

== Links ==

* [http://de.wikipedia.org/wiki/Wellenimpedanz Wellenwiderstand bei Wikipedia]
* [http://www.signalintegrity.com www.signalintegrity.com], Die Bibel der hochfrequenten Digitalsignale
* [http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8020-D.PDF AppNote von ON Semiconductor: Termination of ECL Logic Devices] (ausführlicher als der Artikel)
* [http://www.ti.com/litv/pdf/szza008 "Input and Output Characteristics of Digital Integrated Circuits"]
* http://www.forelec.ch/fichiers/HS-PCB-1.PDF (Sehr gutes Dokument zum Thema)
* [http://wiki.fed.de/fed-wiki/images/3/3f/Impedanzarten_-_Lagenaufbauten.pdf Striplines/Microstrip schnell berechnet] (PDF)
* [http://www1.sphere.ne.jp/i-lab/ilab/tool/cpw_e.htm Online Calculator]
* [http://www.hp.woodshot.com/appcad/version302/setup.exe Noch ein Offline Calculator]
* Linksammlung [http://www.circuitsage.com/tline.html Transmission Line Design and Analysis]
* [http://www.epanorama.net/circuits/tdr.html TDR Circuit], ein einfaches Time Domain Reflektometer zum selber bauen
*[http://www.theamphour.com/the-amp-hour-77-winsome-waveform-wizardry/ The Amp Hour #77 — Winsome Waveform Wizardry], Podcast mit Dr. Howard Johnson, HF-Guru (Ab 01:15:00 kommt die Stelle zum Thema 90° Leiterbahnen)
* [http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf Messung] von verschiedenen Winkeln von Leiterbahnen mit 17ps TDR, keinerlei Unterschiede!

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]

Richtiges Designen von Platinenlayouts

2014-07-30T11:39:12Z

195.33.171.8: einiges erweitert

Beim Erstellen von Platinenlayouts muss man vieles beachten. Dieser Artikel zählt auf, was man machen sollte (Dos), und was man keinesfalls machen sollte (Don'ts).
Der Grund hierfür ist, das die "Regeln" (besser eigentlich "Bedingungen") sehr umfangreich und komplex sind. Dazu kommt, das es eigentlich keine Regel ohne Ausnahme geht, und zusätzlich zu den rein elektrotechnischen Anforderungen noch mechanische und chemische so wie betriebswirtliche Anforderungen bestehen. Siehe dazu diesen [http://www.mikrocontroller.net/topic/305443#3280240 Diskussionsbeitrag (letzter Absatz)].

== Gutes Platinenlayout (Dos) ==

* Berechne nach dem Erstellen des Schaltplans, welche Ströme über die Leiterbahn fließen werden und bestimme anhand dessen deren minimale Breite. Faustformel: 0,35mm können ohne nennenswerte Erwärmung mit einem Ampere belastet werden. Kritische Leitungen sollten als Vorgabe für den Layouter in der Zeichnung vermerkt werden. Weiteres siehe unter [[Leiterbahnbreite]].
* Halte die Leiterplatte möglichst kurz. Jeder Leiterzug wirkt wie eine Antenne, welche Störungen aussendet und empfängt; - je länger, desto intensiver.
* Nutze die freien Flächen zwischen den Leiterzügen und verbinde sie mit einer Masse (Polygone). So kann man Strahlung von außen abschirmen und oft Abstrahlung minimieren. Vermeide aber freie Kupferflächen, die nicht an GND angeschlossen sind.
* Geize nicht mit [[Kondensator#Entkoppelkondensator | Blockkondensatoren]]. Für jeden VCC-Pin o.ä. ist mindestens ein 100nF Kondensator, bei schnelleren Sachen evtl. ein kleinerer (z. B. 10nF) einzusetzen. Ausserdem kann es meist notwendig sein, pro IC noch zusätzlich einen 10µF Kondensator und eine Ferritperle (engl. bead) zur Entkopplung von Vcc zu spendieren.
* Digitale und analoge Signale getrennt routen und nur in einem Punkt verbinden. Und zwar idealerweise am [[AD-Wandler]], falls dieser vorhanden ist, sonst in der Nähe des Spannungsreglers. Eine Massefläche für analoge und digitale Schaltungsteile sollte durchgängig sein, getrennte Masseflächen sind nur in sehr seltenen Fällen sinnvoll.
* Nutze die Anschlüsse der bedrahteten Bauelemente für Durchkontaktierungen.
* Wenn es sich nicht vermeiden lässt 230V (400V) Netzspannung auf die Platine zu führen, so trenne die Bereiche der Kleinspannung und Netzspannung deutlich voneinander und mit vieeel Platz. Dabei unterscheidet man zwischen Luft- und Kriechstrecken. Eine Kriechstrecke ist die Strecke auf der Oberfläche einer Leiterplatte oder eines Bauteils. Die Luftstrecke ist sozusagen die kürzeste Verbindung zwischen den beiden Potentialen. Die Luft- und Kriechstrecken betragen zwischen 3 und 8 mm. Maximale Spannung z.b. 3kV/cm, bei lackierten Platinen 1kv/mm. Der notwendige Abstand hängt von der Gefährdung ab, siehe auch [[Leiterbahnabstände]].
* Möglichst sternförmige Verbindungen für Masse und Versorgungsspannungen bei Schaltungen mit hohen Strömen und empfindliche Analogschaltungen.

== Schlechtes Platinenlayout (Don'ts) ==

* Analoge und digitale Schaltungsteile direkt ohne Filter aus der gleichen Stromquelle versorgen.
* Digitale Signalleitungen in unmittelbarer Nachbarschaft analoger Signale.
* Zu wenig Abstand zwischen Leiterplattenrand und Leiterzügen.
* 90° oder spitze Winkel beim Routen von Leiterbahnen. Entgegen der weit verbreiteten Annahme hat das nur sehr wenig Auswirkungen auf die HF-Eigenschaften. Es sind mehr mechanische (Ablösung von Ecken) und ästhetische Gründe (Aussehen, Packungsdichte der Leitungen). Mehr dazu im Artikel [[Wellenwiderstand#Leitungsf.C3.BChrung_und_Layout | Wellenwiderstand]].
* Durchkontaktierungen auf SMD-Pads. Beim maschinellen Löten läuft das Flussmittel bzw. das Lötzinn in die Bohrung ab, und fehlt auf dem Pad. Die Fehlerhäufigkeit steigt. Bei speziellen Footprints (große Ballgrid Arrays) oder thermal Vias geht es aber nicht anders, als Vias in Pads unterzubringen. In diesem Falle müssen die Vias "geplugged" oder "getented" werden. Eine weitere Möglichkeit ist es, einen Überschuss an Lötpaste auf das Pad aufzubringen (dickeren Siebdruckstencil), oder die Vias mit Barrieren aus Lötstopplack zu umgeben, aber nicht abzudecken.
* Durchkontaktierungen von beiden Seiten mit Stopplack verschließen. Es könnten Feuchtigkeit oder gar Ätzrückstände darin zurückbleiben und beim Löten der Stopplack abplatzen oder Korrosion auftreten.

== Vorgehen bei der Layouterstellung ==
* Umrisse der Platine festlegen, dabei Bruchkanten eventueller Nutzen beachten
* Befestigungsbohrungen festlegen, dabei ausreichend Platz für Schraubenköpfe und Werkzeuge freihalten (Sperrflächen verlegen)
* Steckverbinder platzieren, dabei den 3D-Zusammenhang mit anderen Platinen im Bezug auf Kabeldrehung und -knickung beachten, gfs Steckverbinder um 180 gedreht, um Sonderkabel zu vermeiden und auch nicht völlig am Rand, wegen Biegeradius von Flachbandkabeln / Zwischenraum zur Gehäusewand
* Bauteile platzieren, dabei möglichst zusammengehörige Bauteile nebeneinander platzieren. Die Verbindungen (Luftlinien, engl. air wires) möglichst kurz und kreuzungsarm halten. Idealerweise erst die grossen und hohen Bauteile festlegen, dabei Einbaumasse und -raum beachten, auch um Bezug auf Wärementwicklung
* Stromversorgung der ICs verlegen, dabei Abstand zu Kanten unn kritischen Signalen /-eingängen beachten. Ebenso Kriechstrecken beachten
* Kritische Signale wie Takte, Sensoreingänge etc ohne Lagebwechsel verlegen, gfs guard lines verwenden
* Restliche Signale verlegen
* Masseflächen füllen
** Masseflächen können eine Schaltung deutlich verbessern, wenn sie richtig benutzt werden. Sie können aber auch genau das Gegenteil bewirken, wenn sie als automatisches Wundermittel betrachtet werden.
** Die Masseverbindung aller ICs muss zunächst direkt verlegt werden.
** Erst wenn die Masse komplett layoutet ist, kann man die Massefläche auffüllen. Damit verhindert man, dass vielleicht ein IC nur über eine sehr dünne Verbindung angeschlossen wird, welche man in der Massefläche übersieht.
** Masseflächen sind nur dann wirklich wirksam, wenn sie möglichst durchgängig sind. Wenn sie durch viele Leitungen zerschnitten werden, sinkt ihre Wirksamkeit massiv und sie können sich zu einem EMV-Problem entwickeln (Abstrahlung von Energie, Streifen- und Schlitzantennen). Bei zweilagigen Platinen ist es aber kaum möglich, dass Masseflächen nicht zerstückelt werden. Auf jeden Fall darauf achten, das KEINE Zipfel oder Streifen Massefläche existieren, die nicht an mindestens beiden Enden mit anderen Masseflächen verbunden sind. Für "Systeme" aus solchen Masseflächen gilt gleiches, d.h. die Masseflächen müssen auch untereinander gut vernetzt werden. Wenn dieses nicht erreicht werden kann, so ist die Massefläche besser wegzulassen.
** Bei Platinen mit vier oder mehr Lagen wird meist eine Lage für die Masse (GND) verwendet. Hier hat man den Luxus, dass man GND nicht manuell layouten muss sondern einfach die ICs an die Massefläche anschließt. Aber Vorsicht! Bei Schaltreglern und Leistungsstufen für Motoren und Ähnlichem ist es oft besser bzw. notwendig, auf Masseflächen zu verzichten und statt dessen mit dicken Leitungen bzw. kleineren Polygonen die Ströme sternförmig zu führen.
** Des weiteren ergibt sich bei Platinen mit vier oder mehr Lagen die Möglichkeit, auch die Spannungsversorgung ("+ Leitung") als Fläche auszuführen. Grundsätzlich gelten hierbei die gleichen Empfehlungen wie für die Masseflächen. Diese beiden Stromversorgungslagen sollten in dem Sinne, dass sie einen großen, verteilten Kondensator darstellen, der extrem impedanzarm ist, möglichst dicht zusammen liegen. Bei einem Multilayeraufbau mit vier Lagen wären das z.B. die beiden inneren Lagen. Zusätzlich sollten die beiden Lagen öfters mit keramischen Kondensatoren verbunden werden, mindestens an jedem IC zur Spannungsversorgung.
* Für die Bestückung und das Bedrucken mit Lotpaste sind Passermarken (engl. Fiducials) nötig. Diese Passermarken werden normalerweise als Kreuze oder besser als runde Pads (z.B 1mm) ausgeführt und von Kupfer freigestellt (2mm, Nicht in die Masseflächen einbeziehen). Die Passermarken werden dann von Lötstop freigegstellt und im Stencil/Lotpastensieb mit eingebracht. Auf jede zu bestückende Seite sollten zwei Passermarken diagonal auf den Boards eingebracht werden. Andere Vorschläge zielen darauf ab, die Passermarken nicht für das komplette Board, sondern immer extra für spezielle "kritische" Footprints einzusetzten. Passermarken zur Platinenfertigung setzten sich die Platinenfertiger selbstständig ausserhalb der Platinen nach ihren eigenen Bedürfnissen. Die Passermarken für die Bestücker werden voraussichtlich von den Bestückern auch noch adaptiert, so dass sie lediglich als Platzhalter zu verstehen sind, damit Raum beim routen dafür ausgespart bleibt.
*Der Bestückungsdruck wird am Ende ausgerichtet. Dazu sollte man nahezu alle Lagen ausblenden und nur die Lagen für Bestückungsdruck, Umrisse und Lötstopmaske anzeigen lassen. Dann richtet man die Beschriftungen so aus, dass sie neben den Bauteilen aber nicht auf den Flächen der Lötstopmaske liegen, denn dort gehört die Lotpaste und später der Anschluss der Bauteile hin. Bei sehr dicht bestückten Platinen muss man den Bestückungsdruck teilweise oder vollständig weglassen. Dort platziert man die Bauteilbezeichnung direkt auf dem Bauteil. Damit kann man den Bestückungsdruck wenigstens auf Papier drucken und somit indirekt nutzen. Eingige Profi-CAD-Programme haben dafür auch getrennte Ebenen (engl. Layer).

== Siehe auch ==

* [[EMV]]
* [[Eagle im Hobbybereich]]
*[http://www.mikrocontroller.net/forum/read-6-178710.html#254235 Forumsbeitrag]: Regeln beim Platinenentwurf
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/93602#804338 Forumsbeitrag]: Vorschlag für Lötpads bei Hobbyeinsteigerplatinen
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/306233#new Forumsbeitrag]: Über spezielle Padformen (Teardrop, Snowman, Oktogon)
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/231263#new Forumsbeitrag]: Suche gutes Buch über Layout-Techniken (Literaturtipps und Links).
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/305443#3286008 Forumsbeitrag]: Tutorials zu Platinenlayout
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/310971#new Forumsbeitrag]: Tipps zum Routen und Entflechten von Platinen.
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/313990#3393319 Forumsbeitrag]: Das Routen von LVDS Signalen.

==Links==
* [http://www.ilfa.de/design-optimierung.html Optimierung von Layouts]
*[http://www.ilfa.de/designrichtlinien Weitere Dokumente zum Thema professionelle Platinenherstellung]
* [http://www.analog.com/library/analogDialogue/Anniversary/12.html Grounding (Again)], Ask The Applications Engineer - 12, Fa. Analog Devices, (englisch)

* [http://www.sparkfun.com/commerce/tutorial_info.php?tutorials_id=115 Designing a Better PCB] von Sparkfun (engl.)
* [http://www.hottconsultants.com/tips.html Tech Tips] von Henry Ott (engl.)
* [http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf Messung] von verschiedenen Winkeln von Leiterbahnen mit 17ps TDR, keinerlei Unterschiede!
* [http://www.ilfa.de/absorptivesstromversorgungssysteminleiterplatten.html ILFA], Dämpfung von Resonanzen der Versorgungslagen durch Carbondruck
* [http://docs.toradex.com/101123-apalis-arm-carrier-board-design-guide.pdf Link]: Tipps zum erstellen von High Speed Platinen.

[[Category:Platinen]]
[[Kategorie:Schaltplaneditoren]]

Glossar

2014-05-13T12:07:21Z

195.33.171.8: erweitert

{{TOC}}

== A ==

;ABI: '''A'''pplication '''B'''inary '''I'''nterface: Das Binärinterface, das zum Datenaustausch verwendet wird, z.B. die Registerverwendung in einer Funktion und für Parameterübergabe, Datenablage, Strukturlayout, etc. Jeder [[Compiler]] erzeugt Code nach einer bestimmten ABI, so daß der Code aus unterschiedlichen Modulen und Bibliotheken zusammenpasst. Beim Mischen von Hochsprachen mit (Inline-)Assembler muss auf ABI-Konformität geachtet werden. Compiler-Schalter können das ABI beeinflussen. Beispiel: -fpack-struct beim GCC.

;[[ADC]]: '''A'''nalog '''D'''igital '''C'''onverter. Im Deutschen auch 'ADU'.

;[[ADSR]]: '''A'''ttack '''D'''ecay '''S'''ustain '''R'''elease. Ein Amplitudenverlauf als Hüllkurve, die hauptsächlich in der elektronischen Musik - aber auch bei der Verhaltensbeschreibung von Regelersystemen verwendet wird

;[[AGC]]: '''A'''utomatic '''G'''ain '''C'''ontrol. Ein Schaltkreis oder eine Software zur selbsttätigen Verstärkungsanpassung in Form einer Regelung.

;[[ARM]]: '''A'''dvanced '''R'''ISC '''M'''achine. Eine Mikrocontrollerfamilie des Types RISC ("reduced instruction set") bzw. die Firma, die diese designt und lizensiert.

;[[AVR]]: Eine Mikrocontrollerfamilie von Atmel. Der Ursprung des Namens ist unklar.

== B ==

;[[BGA]]: '''B'''all '''G'''rid '''A'''rray: Eine Gehäuseform für ICs.

;Bit: '''Bi'''nary Digi'''t''': Kleinste Informationseinheit, siehe [[Bitmanipulation]].

;BNC: '''B'''ajonet '''N'''ut '''C'''onnector: Ein Steckverbinder für Koaxialkabel.

;[[BPM]]: '''B'''eats '''p'''er '''m'''minute: Anzahl der Herzschgläge bei Cardio-Applikationen / Zahl der Schlagzeugschläge je Minute in der Musik

;[[BPS]]: '''B'''its '''p'''er '''s'''econd: Anzahl der Bits je Sekunde, Masszahl für die Übertragungsgeschwindigkeit / Bandbreite

;[[BSDL]]: '''B'''oundary '''S'''can '''D'''escription '''L'''anguage: Eine Sprache für [[boundary scan]]-basiertes Testen und Debuggen.

== C ==

;[[C]]: Eine weit verbreitete Programmiersprache.

;[[CAN]]: '''C'''ontroller '''A'''rea '''N'''etwork: Ein Netzwerk für kleine [[Mikrocontroller]], ursprünglich für die Automobilbranche entwickelt.

;[[CCD]]: '''C'''harge '''C'''oupled '''D'''evices: (Ladungsverkoppelte Bauteile), eine Bezeichung für Bildsensoren

;[[CDS]]: ''' C'''omponent '''D'''esign '''S'''pecification: formelle Designbeschreibung

;[[CLB]]: '''C'''onfigurable '''L'''ogic '''B'''lock: elementares konfigurierbares Logikelement in PLDs

;[[CMB]]: '''C'''ommand '''M'''anagement '''B'''lock: der Befehlsinterpreter in einer CPU-Plattform, meist im Bereich der Kommunikationsschnittstelle, auch [[CMI]]

;[[CMT]]: '''C'''lock '''M'''anagement '''T'''ile: Ein takterzeugendes Element in einem (Xilinx)-FPGA

;[[CNC]]: '''C'''omputerized '''N'''umerical '''C'''ontrol: Computer gesteuerte Steuerung, z.B. bei Werkzeugmaschinen

;[[CPLD]]: '''C'''omplex '''P'''rogrammable '''L'''ogic '''D'''evice: Ein programmierbarer Logikbaustein

;[[CRS]]: ''' C'''omponent '''R'''equirement '''S'''pecification: formelle Anforderungsspezifikation

== D ==
;[[DAC]]: '''D'''igital to '''A'''nalog '''C'''onverter
;[[DCC]]: '''D'''igital '''C'''ommand '''C'''ontrol: Standard zur digitalen Steuerung von Modelleisenbahnen
;[[DCM]]: '''D'''igital '''C'''lock '''M'''anager, eine Takterzeugungseinheit in [[FPGA]]s
;[[DDC]]: '''D'''igital '''D'''own '''C'''onversion: Abtastfrequenzverringerung in der Signalverarbeitung
;[[DDR]]: '''D'''ouble '''D'''ata '''R'''ate: "doppelte Datenrate", oft in Verbindung mit [[RAM]]s verwendet
;DDS: '''D'''igital '''D'''ata '''S'''torage: Bezeichung für grosse Massenspeicher in der Computertechnik
;[[DDS]]: '''D'''irect '''D'''igital '''S'''ynthesis: Verfahren zur Wellenformerzeugung

;[[DMX]]: Protokoll zur Steuerung von Lichteffektgeräten
;[[DRC]]: '''D'''esign '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf geometrische Fehler in einem PCB-Layout
;[[DTMF]]: '''D'''ual '''T'''one '''M'''ultiple '''F'''requency: Tonwahlverfahren im Telephon
;[[DUC]]: '''D'''igital '''U'''p '''C'''onversion: Abtastfrequenzerhöhung in der Signalverarbeitung

== E ==

;[[EEPROM]]: '''E'''lectrical '''E'''rasable and '''P'''rogrammable '''R'''ead '''O'''nly '''M'''emory: Ein nichtflüchtiger [[Speicher#EEPROM|Speicher]].

;[[EMV]]: '''E'''lektro'''m'''agnetische '''V'''erträglichkeit: Beschreibt das Verhalten von Geräten bezüglich Aussenden von elektromagetischen Störungen und die Toleranz bezüglich Einstrahlung eben dieser.

;[[ERC]]: '''E'''lectrical '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf Fehler in einem PCB-Layout, bzw einem Schaltplan.

== F ==

;FBGA: '''F'''ine [[BGA|'''B'''all '''G'''rid '''A'''rray]]: Eine Gehäusebauform für ICs.
;FCU: '''F'''low '''C'''ontrol '''U'''nit: eine logische Einheit in einem Microcontroller oder einem FPGA, welche einen Datenfluss steuert, z.B. in einer Rechenpipeline
;FEC: '''F'''orward '''E'''rror '''C'''orrectopn: Fehlerkorrekturverfahren, welches die Paritätsinformation vor den eigentlichen Daten sendet und somit eine on the fly Korrektur im Empfänger ermöglicht
;FEM: '''F'''inite '''E'''lemente '''M'''ethode: Rechenverfahren, das mittels Stützstellenapproximation und Minimierung eines Energiefunktionals Systemzustände ermittelt
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Schnelle_Fourier-Transformation FFT]: '''F'''ast '''F'''ourier '''T'''ransformation: Ein Algorithmus zur effizienten Berechnung der [http://de.wikipedia.org/wiki/Diskrete_Fourier-Transformation Diskreten Fourier-Transformation] für den Fall gleicher Zeitabstände der Eingabewerte und einer Zweierpotenz als Anzahl der Eingabewerte. Die Fourier-Transformation bildet eine Funktion auf ihr Frequenzspektrum ab, was vielfach in der Signalverarbeitung Anwendung findet neben anderen Transformationen wie Laplace-Transformation, Wavelet-Transformation oder Z-Transformation.
;[[FIFO]]: '''F'''irst '''I'''n '''F'''irst '''O'''ut: Eine Organisationsform für einen Zwischenspeicher, bei dem die Daten in der Reihenfolge ausgegeben werden, in der sie eingeschrieben wurden
;[[FMEA]]: '''F'''ault '''M'''ode '''E'''ffect '''A'''nalsys, englisch für die Analyse von Funktionsfehlern eines Systems infolge äusserer Einflüsse, deutsch auch "Fehlermöglichkeitseinflussanalyse"
;[[FOC]]: '''F'''ield '''O'''riented '''C'''ontrol, englisch für feldorientierte Regelung (bei Motoren)
;[[FPGA]]: '''F'''ield '''P'''rogrammable '''G'''ate '''A'''rray: Bezeichnung für jederzeit wieder programmierbare Logikbausteine.
;[[FPU]]: '''F'''loating '''P'''oint '''U'''nit: Teil eines Prozessors, der Berechnungen mit Gleitkommazahlen unterstützt.
;[[FSM]]: '''F'''inite '''S'''tate '''M'''achine, englisch für Zustandsautomat; eine Schaltung, die einen Ablauf in Form einer Software realisiert, z.B. in einem Microcontroller oder auch einem Logikbaustein

== G ==

;GFR: '''G'''eneral '''F'''unction '''R'''egister: s.u.
;GPR: '''G'''eneral '''P'''urpose '''R'''egister: Arbeitsregister eines Prozessors. Bei vielen Architekturen müssen Daten in solche Register geladen werden, um sie bearbeiten zu können. Bei [[AVR]] sind das die Register R0 – R31
;GMI:
;GMII: '''G'''igabit '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein [[MII]] für Gigabit-PHYs
;GPS: '''G'''lobal '''P'''ositioning '''S'''ystem
;GPU: '''G'''raphic '''P'''rocessing '''U'''nit, eine Grafikverarbeitungseinheit, meist für die Grafikarte in Rechnern verwendet, oft auch im Zusammenhang mit der Benutzung derselben als Coprozessor
;GSM: '''G'''lobal '''S'''ystem for '''M'''obile Communications: Das Mobilfunknetz der zweiten Generation (auch 2G genannt). Darüber können Gespräche (circuit switched) und Daten (packet switched, GPRS) übertragen werden.
;GTP: '''G'''igabit '''T'''ransceiver '''P'''ort: Ein high speed port bei FPGAs

== H ==

;HF: Hochfrequenz

;HIL: → Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Hardware_in_the_Loop '''H'''ardware '''i'''n the '''L'''oop].

;HP: '''H'''orse '''P'''ower, engl. Bezeichnung für mechanische Leistung, siehe Pferdestärek
;HPF: '''H'''igh '''P'''ass '''F'''ilter: Englisch für Hochpass-[[Filter]], seltener auch nur '''HP'''

== I ==

;IIR: '''I'''nfinite '''I'''mpulse '''R'''esponse: Bezeichnet ein bestimmte Sorte von [[Filter]]n, mit unendlicher Sprungantwort.

;ISA: '''I'''nstruction '''S'''et '''A'''rchitecture: Registerstruktur und Befehlssatz eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s bzw. einer Prozessorfamilie.

;[[ISP]]: '''I'''n '''S'''ystem '''P'''rogramming: Der Mikrocontroller wird direkt auf der Zielhardware programmiert.

;ISR: '''I'''nterrupt '''S'''ervice '''R'''outine: Ein Programmstück, das nach Eintreten eines bestimmten Ereignisses ausgeführt wird. Siehe [[Interrupt]].

;IRQ: '''I'''nterrupt '''R'''e'''q'''uest: Ein Ereignis, das einen [[Interrupt]] auslöst. In der Regel wird die Programmausführung unterbrochen und ein spezielles Programmstück, eine ISR, ausgeführt und danach zum ursprünglichen Programmcode zurückgekehrt. Viele IRQs können aktiviert oder deaktiviert werden.

== J ==

;[[JTAG]]: '''J'''oint '''T'''est '''A'''ction '''G'''roup: Eine Funktion für komplexe ICs, um diese im aufgelöteten Zustand zu prüfen bzw. zu programmieren und debuggen (Mikrocontroller).

== K ==

;KDE: Oberfläche bei Linux

== L ==
;LIFO: '''L'''ast ''''I'''n '''F'''irst '''O'''ut, azyklisch beschriebener Speicher, der wie ein Stapel (stack) arbeitet

;LPF: '''L'''ow '''P'''ass '''F'''ilter: Englisch für Tiefpass[[Filter]], teilweise auch nur '''LP'''

;LSB: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''yte: Das niederwertigste Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''it: niederwertigstes Bit.

== M ==

;MAC: '''M'''edia '''A'''ccess '''C'''ontroller: Bezeichnung für die Logik, die einen Baustein steuert, meist im Zusammenhang mit Ethernet verwendet

;MCB: '''M'''ain '''C'''ontrol '''B'''lock: Eine allgemeine Bezeichnung für die zentrale Steuerlogik in einem System
: '''M'''emory '''C'''ontroller '''B'''lock: Abkürzung für einen Speichercontroller z.B. in einem FPGA

;MCU: '''M'''ain '''C'''ontrol '''U'''nit: Die zentrale Steuerlogik in einem System, auch '''[[CPU]]'''
: '''M'''icro '''C'''ontroller '''U'''nit: allgeine Bezeichnung für einen Prozessor

;MIG: '''M'''emory '''I'''nterface '''G'''enerator: Eine Software, die ein Speicherinterface in [[FPGA]]s konfiguriert

;MII: '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein allgemeines, bausteinunabhängiges Interface, oft in Verbindung mit Ethernet-PHYs

;[[MIPS]]: '''M'''illion '''i'''nstructions '''p'''er '''s'''econd
: '''M'''icroprocessor without '''i'''nterlocked '''p'''ipeline '''s'''tages.

;MMC: '''M'''ulti '''M'''edia '''C'''ard: Eine kleine Speicherkarte

;MSB: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''yte: Das höchstwertige Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''it: höchstwertiges Bit.

;MODBUS: Ein älteres, aber immer noch oft eingesetztes Busprotokoll für serielle Verbindungen

== N ==

;NCO: '''N'''umeric '''C'''ontrolled '''O'''scillator. Ein numerisch/digital arbeitender Schwingkreis - siehe auch [[DDS]].

== O ==

; OCDS: '''O'''n '''C'''hip '''D'''ebug '''S'''upport

== P ==
;[[PAM]]: '''P'''ulse '''A'''mplituden '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf analoge Spannungszustände, z.B. bei Ethernet
;[[PCM]]: '''P'''ulse '''C'''ode '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, auch ein Datenformat
;PDM: '''P'''ulse '''D'''ichte '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, siehe [[Pulsdichtemodulation]]
;[[PFC]]: '''P'''ower '''F'''actor '''C'''orrection: Eine Schaltung, die Blindleistung kompensiert
;PHY: Bezeichnung für einen physikalischen Chip, oft im Zusammenhang mit Ethernet verwendet
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop PLL]: '''P'''hase '''L'''ocked '''L'''oop: Eine Schaltung, die einen Ausgangstakt mit definierter Phaselage zu einem Eingangstakt generiert.
;[[PSU]]: '''P'''ower '''S'''upply '''U'''nit: Bezeichnung für die Stromversorgungseinheit
;[[PWM]]: '''P'''ulse '''W'''eiten '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal

== Q ==
;[[QAM]]: '''Q'''adratur '''A'''mplituden '''M'''odulation: Modulation eines Analogsignals mit einem Quadratursignal (IQ).

;[[QDR]]: '''Q'''adruple '''D'''ata '''R'''ate: Eine Speicherzugriffstechnik mit 4 Daten je Takt, siehe RAMs.

== R ==

;[[RS232]]: '''R'''ecommended '''S'''tandard 232: Eine Definition zur seriellen Datenübertragung, eng gekoppelt an [[UART]].

;RCD: '''R'''esidual '''C'''urrent protective '''D'''evice, neudeutsch für [http://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerstromschutzschalter Fehlerstromschutzschalter].

;RISC: '''R'''educed '''I'''nstruction '''S'''et '''C'''omputer. Designstrategie für den Befehlssatz von Prozessoren und Microcontrollern, die einfache Befehle bevorzugt.

== S ==

;SAR: '''S'''ynthetic '''A'''perture '''R'''adar: Eine Messwertverarbeitungsmethodik in der Radartechnik, bei der durch reale oder virutelle Positionsvariation eine künstlich vergrösserte "Blende" benutzt werden kann, wodurch sich der Empfangsbereich stark vergrössert.

;SDR: '''S'''oftware '''D'''efined '''R'''adio: Allgemeine Bezeichung für mathematisch per Software erzeugte und modulierte elektromagnetische Wellen in der HF-Technik, speziell der Funkdatenübertragung und Radartechnik.

;SOC: '''S'''ystem '''O'''n '''C'''hip: Bezeichung für die Erzeugung ganzer computerähnlicher Rechnersysteme auf programmierbaren Schaltkreisen wie FPGAs

;SFR: '''S'''pecial '''F'''unction '''R'''egister: Hardware-Register, über die interne und externe Peripherie eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s konfiguriert wird, und über die Daten ausgetauscht werden. IO-Ports werden z.B. auf bestimmte [[Speicher#Register|SFRs]] abgebildet, auf die dann mit speziellen Befehlen zugegriffen werden kann.

== T ==

;TTL: '''T'''ransistor-'''T'''ransistor-'''L'''ogik.

== U ==

;[[UART]]: '''U'''niversal '''A'''synchronus '''R'''eceiver and '''T'''ransmitter: Ein Modul in Mikrocontrollern oder PCs zum seriellen Datenaustausch.

;[[USB]]: '''U'''niversal '''S'''erial '''B'''us : Ein standardisiertes serielles Protokoll, das vorwiegend bei PCs verwendet wird. Bandbreite beträgt bis zu 5Gbit/s.

== V ==

;VCO: '''V'''oltage '''C'''ontrolled '''O'''scillator

== W ==

;[[Watchdog|WDT]]: '''W'''atch '''D'''og '''T'''imer

== X ==

== Y ==

== Z ==

;Z: In der HF-Technik das Formelzeichen für den [[Wellenwiderstand]].

[[Kategorie:Grundlagen| ]]
[[Kategorie:Listen]]

Glossar

2014-05-13T12:00:54Z

195.33.171.8: /* L */

{{TOC}}

== A ==

;ABI: '''A'''pplication '''B'''inary '''I'''nterface: Das Binärinterface, das zum Datenaustausch verwendet wird, z.B. die Registerverwendung in einer Funktion und für Parameterübergabe, Datenablage, Strukturlayout, etc. Jeder [[Compiler]] erzeugt Code nach einer bestimmten ABI, so daß der Code aus unterschiedlichen Modulen und Bibliotheken zusammenpasst. Beim Mischen von Hochsprachen mit (Inline-)Assembler muss auf ABI-Konformität geachtet werden. Compiler-Schalter können das ABI beeinflussen. Beispiel: -fpack-struct beim GCC.

;[[ADC]]: '''A'''nalog '''D'''igital '''C'''onverter. Im Deutschen auch 'ADU'.

;[[ADSR]]: '''A'''ttack '''D'''ecay '''S'''ustain '''R'''elease. Ein Amplitudenverlauf als Hüllkurve, die hauptsächlich in der elektronischen Musik - aber auch bei der Verhaltensbeschreibung von Regelersystemen verwendet wird

;[[AGC]]: '''A'''utomatic '''G'''ain '''C'''ontrol. Ein Schaltkreis oder eine Software zur selbsttätigen Verstärkungsanpassung in Form einer Regelung.

;[[ARM]]: '''A'''dvanced '''R'''ISC '''M'''achine. Eine Mikrocontrollerfamilie des Types RISC ("reduced instruction set") bzw. die Firma, die diese designt und lizensiert.

;[[AVR]]: Eine Mikrocontrollerfamilie von Atmel. Der Ursprung des Namens ist unklar.

== B ==

;[[BGA]]: '''B'''all '''G'''rid '''A'''rray: Eine Gehäuseform für ICs.

;Bit: '''Bi'''nary Digi'''t''': Kleinste Informationseinheit, siehe [[Bitmanipulation]].

;BNC: '''B'''ajonet '''N'''ut '''C'''onnector: Ein Steckverbinder für Koaxialkabel.

;[[BPM]]: '''B'''eats '''p'''er '''m'''minute: Anzahl der Herzschgläge bei Cardio-Applikationen / Zahl der Schlagzeugschläge je Minute in der Musik

;[[BPS]]: '''B'''its '''p'''er '''s'''econd: Anzahl der Bits je Sekunde, Masszahl für die Übertragungsgeschwindigkeit / Bandbreite

;[[BSDL]]: '''B'''oundary '''S'''can '''D'''escription '''L'''anguage: Eine Sprache für [[boundary scan]]-basiertes Testen und Debuggen.

== C ==

;[[C]]: Eine weit verbreitete Programmiersprache.

;[[CAN]]: '''C'''ontroller '''A'''rea '''N'''etwork: Ein Netzwerk für kleine [[Mikrocontroller]], ursprünglich für die Automobilbranche entwickelt.

;[[CCD]]: '''C'''harge '''C'''oupled '''D'''evices: (Ladungsverkoppelte Bauteile), eine Bezeichung für Bildsensoren

;[[CDS]]: ''' C'''omponent '''D'''esign '''S'''pecification: formelle Designbeschreibung

;[[CLB]]: '''C'''onfigurable '''L'''ogic '''B'''lock: elementares konfigurierbares Logikelement in PLDs

;[[CMB]]: '''C'''ommand '''M'''anagement '''B'''lock: der Befehlsinterpreter in einer CPU-Plattform, meist im Bereich der Kommunikationsschnittstelle, auch [[CMI]]

;[[CMT]]: '''C'''lock '''M'''anagement '''T'''ile: Ein takterzeugendes Element in einem (Xilinx)-FPGA

;[[CNC]]: '''C'''omputerized '''N'''umerical '''C'''ontrol: Computer gesteuerte Steuerung, z.B. bei Werkzeugmaschinen

;[[CPLD]]: '''C'''omplex '''P'''rogrammable '''L'''ogic '''D'''evice: Ein programmierbarer Logikbaustein

;[[CRS]]: ''' C'''omponent '''R'''equirement '''S'''pecification: formelle Anforderungsspezifikation

== D ==
;[[DAC]]: '''D'''igital to '''A'''nalog '''C'''onverter
;[[DCC]]: '''D'''igital '''C'''ommand '''C'''ontrol: Standard zur digitalen Steuerung von Modelleisenbahnen
;[[DCM]]: '''D'''igital '''C'''lock '''M'''anager, eine Takterzeugungseinheit in [[FPGA]]s
;[[DDC]]: '''D'''igital '''D'''own '''C'''onversion: Abtastfrequenzverringerung in der Signalverarbeitung
;[[DDR]]: '''D'''ouble '''D'''ata '''R'''ate: "doppelte Datenrate", oft in Verbindung mit [[RAM]]s verwendet
;DDS: '''D'''igital '''D'''ata '''S'''torage: Bezeichung für grosse Massenspeicher in der Computertechnik
;[[DDS]]: '''D'''irect '''D'''igital '''S'''ynthesis: Verfahren zur Wellenformerzeugung

;[[DMX]]: Protokoll zur Steuerung von Lichteffektgeräten
;[[DRC]]: '''D'''esign '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf geometrische Fehler in einem PCB-Layout
;[[DTMF]]: '''D'''ual '''T'''one '''M'''ultiple '''F'''requency: Tonwahlverfahren im Telephon
;[[DUC]]: '''D'''igital '''U'''p '''C'''onversion: Abtastfrequenzerhöhung in der Signalverarbeitung

== E ==

;[[EEPROM]]: '''E'''lectrical '''E'''rasable and '''P'''rogrammable '''R'''ead '''O'''nly '''M'''emory: Ein nichtflüchtiger [[Speicher#EEPROM|Speicher]].

;[[EMV]]: '''E'''lektro'''m'''agnetische '''V'''erträglichkeit: Beschreibt das Verhalten von Geräten bezüglich Aussenden von elektromagetischen Störungen und die Toleranz bezüglich Einstrahlung eben dieser.

;[[ERC]]: '''E'''lectrical '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf Fehler in einem PCB-Layout, bzw einem Schaltplan.

== F ==

;FBGA: '''F'''ine [[BGA|'''B'''all '''G'''rid '''A'''rray]]: Eine Gehäusebauform für ICs.
;FCU: '''F'''low '''C'''ontrol '''U'''nit: eine logische Einheit in einem Microcontroller oder einem FPGA, welche einen Datenfluss steuert, z.B. in einer Rechenpipeline
;FEC: '''F'''orward '''E'''rror '''C'''orrectopn: Fehlerkorrekturverfahren, welches die Paritätsinformation vor den eigentlichen Daten sendet und somit eine on the fly Korrektur im Empfänger ermöglicht
;FEM: '''F'''inite '''E'''lemente '''M'''ethode: Rechenverfahren, das mittels Stützstellenapproximation und Minimierung eines Energiefunktionals Systemzustände ermittelt
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Schnelle_Fourier-Transformation FFT]: '''F'''ast '''F'''ourier '''T'''ransformation: Ein Algorithmus zur effizienten Berechnung der [http://de.wikipedia.org/wiki/Diskrete_Fourier-Transformation Diskreten Fourier-Transformation] für den Fall gleicher Zeitabstände der Eingabewerte und einer Zweierpotenz als Anzahl der Eingabewerte. Die Fourier-Transformation bildet eine Funktion auf ihr Frequenzspektrum ab, was vielfach in der Signalverarbeitung Anwendung findet neben anderen Transformationen wie Laplace-Transformation, Wavelet-Transformation oder Z-Transformation.
;[[FIFO]]: '''F'''irst '''I'''n '''F'''irst '''O'''ut: Eine Organisationsform für einen Zwischenspeicher, bei dem die Daten in der Reihenfolge ausgegeben werden, in der sie eingeschrieben wurden
;[[FMEA]]: '''F'''ault '''M'''ode '''E'''ffect '''A'''nalsys, englisch für die Analyse von Funktionsfehlern eines Systems infolge äusserer Einflüsse, deutsch auch "Fehlermöglichkeitseinflussanalyse"
;[[FOC]]: '''F'''ield '''O'''riented '''C'''ontrol, englisch für feldorientierte Regelung (bei Motoren)
;[[FPGA]]: '''F'''ield '''P'''rogrammable '''G'''ate '''A'''rray: Bezeichnung für jederzeit wieder programmierbare Logikbausteine.
;[[FPU]]: '''F'''loating '''P'''oint '''U'''nit: Teil eines Prozessors, der Berechnungen mit Gleitkommazahlen unterstützt.
;[[FSM]]: '''F'''inite '''S'''tate '''M'''achine, englisch für Zustandsautomat; eine Schaltung, die einen Ablauf in Form einer Software realisiert, z.B. in einem Microcontroller oder auch einem Logikbaustein

== G ==

;GFR: '''G'''eneral '''F'''unction '''R'''egister: s.u.
;GPR: '''G'''eneral '''P'''urpose '''R'''egister: Arbeitsregister eines Prozessors. Bei vielen Architekturen müssen Daten in solche Register geladen werden, um sie bearbeiten zu können. Bei [[AVR]] sind das die Register R0 – R31
;GMI:
;GMII: '''G'''igabit '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein [[MII]] für Gigabit-PHYs
;GPS: '''G'''lobal '''P'''ositioning '''S'''ystem
;GPU: '''G'''raphic '''P'''rocessing '''U'''nit, eine Grafikverarbeitungseinheit, meist für die Grafikarte in Rechnern verwendet, oft auch im Zusammenhang mit der Benutzung derselben als Coprozessor
;GSM: '''G'''lobal '''S'''ystem for '''M'''obile Communications: Das Mobilfunknetz der zweiten Generation (auch 2G genannt). Darüber können Gespräche (circuit switched) und Daten (packet switched, GPRS) übertragen werden.
;GTP: '''G'''igabit '''T'''ransceiver '''P'''ort: Ein high speed port bei FPGAs

== H ==

;HF: Hochfrequenz

;HIL: → Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Hardware_in_the_Loop '''H'''ardware '''i'''n the '''L'''oop].

== I ==

;IIR: '''I'''nfinite '''I'''mpulse '''R'''esponse: Bezeichnet ein bestimmte Sorte von [[Filter]]n, mit unendlicher Sprungantwort.

;ISA: '''I'''nstruction '''S'''et '''A'''rchitecture: Registerstruktur und Befehlssatz eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s bzw. einer Prozessorfamilie.

;[[ISP]]: '''I'''n '''S'''ystem '''P'''rogramming: Der Mikrocontroller wird direkt auf der Zielhardware programmiert.

;ISR: '''I'''nterrupt '''S'''ervice '''R'''outine: Ein Programmstück, das nach Eintreten eines bestimmten Ereignisses ausgeführt wird. Siehe [[Interrupt]].

;IRQ: '''I'''nterrupt '''R'''e'''q'''uest: Ein Ereignis, das einen [[Interrupt]] auslöst. In der Regel wird die Programmausführung unterbrochen und ein spezielles Programmstück, eine ISR, ausgeführt und danach zum ursprünglichen Programmcode zurückgekehrt. Viele IRQs können aktiviert oder deaktiviert werden.

== J ==

;[[JTAG]]: '''J'''oint '''T'''est '''A'''ction '''G'''roup: Eine Funktion für komplexe ICs, um diese im aufgelöteten Zustand zu prüfen bzw. zu programmieren und debuggen (Mikrocontroller).

== K ==

;KDE: Oberfläche bei Linux

== L ==
;LIFO: '''L'''ast ''''I'''n '''F'''irst '''O'''ut, azyklisch beschriebener Speicher, der wie ein Stapel (stack) arbeitet

;LPF: '''L'''ow '''P'''ass '''F'''ilter: Englisch für Tiefpass[[Filter]], teilweise auch nur '''LP'''

;LSB: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''yte: Das niederwertigste Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''it: niederwertigstes Bit.

== M ==

;MAC: '''M'''edia '''A'''ccess '''C'''ontroller: Bezeichnung für die Logik, die einen Baustein steuert, meist im Zusammenhang mit Ethernet verwendet

;MCB: '''M'''ain '''C'''ontrol '''B'''lock: Eine allgemeine Bezeichnung für die zentrale Steuerlogik in einem System
: '''M'''emory '''C'''ontroller '''B'''lock: Abkürzung für einen Speichercontroller z.B. in einem FPGA

;MCU: '''M'''ain '''C'''ontrol '''U'''nit: Die zentrale Steuerlogik in einem System, auch '''[[CPU]]'''
: '''M'''icro '''C'''ontroller '''U'''nit: allgeine Bezeichnung für einen Prozessor

;MIG: '''M'''emory '''I'''nterface '''G'''enerator: Eine Software, die ein Speicherinterface in [[FPGA]]s konfiguriert

;MII: '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein allgemeines, bausteinunabhängiges Interface, oft in Verbindung mit Ethernet-PHYs

;[[MIPS]]: '''M'''illion '''i'''nstructions '''p'''er '''s'''econd
: '''M'''icroprocessor without '''i'''nterlocked '''p'''ipeline '''s'''tages.

;MMC: '''M'''ulti '''M'''edia '''C'''ard: Eine kleine Speicherkarte

;MSB: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''yte: Das höchstwertige Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''it: höchstwertiges Bit.

;MODBUS: Ein älteres, aber immer noch oft eingesetztes Busprotokoll für serielle Verbindungen

== N ==

;NCO: '''N'''umeric '''C'''ontrolled '''O'''scillator. Ein numerisch/digital arbeitender Schwingkreis - siehe auch [[DDS]].

== O ==

; OCDS: '''O'''n '''C'''hip '''D'''ebug '''S'''upport

== P ==
;[[PAM]]: '''P'''ulse '''A'''mplituden '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf analoge Spannungszustände, z.B. bei Ethernet
;[[PCM]]: '''P'''ulse '''C'''ode '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, auch ein Datenformat
;PDM: '''P'''ulse '''D'''ichte '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, siehe [[Pulsdichtemodulation]]
;[[PFC]]: '''P'''ower '''F'''actor '''C'''orrection: Eine Schaltung, die Blindleistung kompensiert
;PHY: Bezeichnung für einen physikalischen Chip, oft im Zusammenhang mit Ethernet verwendet
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop PLL]: '''P'''hase '''L'''ocked '''L'''oop: Eine Schaltung, die einen Ausgangstakt mit definierter Phaselage zu einem Eingangstakt generiert.
;[[PSU]]: '''P'''ower '''S'''upply '''U'''nit: Bezeichnung für die Stromversorgungseinheit
;[[PWM]]: '''P'''ulse '''W'''eiten '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal

== Q ==
;[[QAM]]: '''Q'''adratur '''A'''mplituden '''M'''odulation: Modulation eines Analogsignals mit einem Quadratursignal (IQ).

;[[QDR]]: '''Q'''adruple '''D'''ata '''R'''ate: Eine Speicherzugriffstechnik mit 4 Daten je Takt, siehe RAMs.

== R ==

;[[RS232]]: '''R'''ecommended '''S'''tandard 232: Eine Definition zur seriellen Datenübertragung, eng gekoppelt an [[UART]].

;RCD: '''R'''esidual '''C'''urrent protective '''D'''evice, neudeutsch für [http://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerstromschutzschalter Fehlerstromschutzschalter].

;RISC: '''R'''educed '''I'''nstruction '''S'''et '''C'''omputer. Designstrategie für den Befehlssatz von Prozessoren und Microcontrollern, die einfache Befehle bevorzugt.

== S ==

;SAR: '''S'''ynthetic '''A'''perture '''R'''adar: Eine Messwertverarbeitungsmethodik in der Radartechnik, bei der durch reale oder virutelle Positionsvariation eine künstlich vergrösserte "Blende" benutzt werden kann, wodurch sich der Empfangsbereich stark vergrössert.

;SDR: '''S'''oftware '''D'''efined '''R'''adio: Allgemeine Bezeichung für mathematisch per Software erzeugte und modulierte elektromagnetische Wellen in der HF-Technik, speziell der Funkdatenübertragung und Radartechnik.

;SOC: '''S'''ystem '''O'''n '''C'''hip: Bezeichung für die Erzeugung ganzer computerähnlicher Rechnersysteme auf programmierbaren Schaltkreisen wie FPGAs

;SFR: '''S'''pecial '''F'''unction '''R'''egister: Hardware-Register, über die interne und externe Peripherie eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s konfiguriert wird, und über die Daten ausgetauscht werden. IO-Ports werden z.B. auf bestimmte [[Speicher#Register|SFRs]] abgebildet, auf die dann mit speziellen Befehlen zugegriffen werden kann.

== T ==

;TTL: '''T'''ransistor-'''T'''ransistor-'''L'''ogik.

== U ==

;[[UART]]: '''U'''niversal '''A'''synchronus '''R'''eceiver and '''T'''ransmitter: Ein Modul in Mikrocontrollern oder PCs zum seriellen Datenaustausch.

;[[USB]]: '''U'''niversal '''S'''erial '''B'''us : Ein standardisiertes serielles Protokoll, das vorwiegend bei PCs verwendet wird. Bandbreite beträgt bis zu 5Gbit/s.

== V ==

;VCO: '''V'''oltage '''C'''ontrolled '''O'''scillator

== W ==

;[[Watchdog|WDT]]: '''W'''atch '''D'''og '''T'''imer

== X ==

== Y ==

== Z ==

;Z: In der HF-Technik das Formelzeichen für den [[Wellenwiderstand]].

[[Kategorie:Grundlagen| ]]
[[Kategorie:Listen]]

Glossar

2014-05-13T11:58:00Z

195.33.171.8: /* G */

{{TOC}}

== A ==

;ABI: '''A'''pplication '''B'''inary '''I'''nterface: Das Binärinterface, das zum Datenaustausch verwendet wird, z.B. die Registerverwendung in einer Funktion und für Parameterübergabe, Datenablage, Strukturlayout, etc. Jeder [[Compiler]] erzeugt Code nach einer bestimmten ABI, so daß der Code aus unterschiedlichen Modulen und Bibliotheken zusammenpasst. Beim Mischen von Hochsprachen mit (Inline-)Assembler muss auf ABI-Konformität geachtet werden. Compiler-Schalter können das ABI beeinflussen. Beispiel: -fpack-struct beim GCC.

;[[ADC]]: '''A'''nalog '''D'''igital '''C'''onverter. Im Deutschen auch 'ADU'.

;[[ADSR]]: '''A'''ttack '''D'''ecay '''S'''ustain '''R'''elease. Ein Amplitudenverlauf als Hüllkurve, die hauptsächlich in der elektronischen Musik - aber auch bei der Verhaltensbeschreibung von Regelersystemen verwendet wird

;[[AGC]]: '''A'''utomatic '''G'''ain '''C'''ontrol. Ein Schaltkreis oder eine Software zur selbsttätigen Verstärkungsanpassung in Form einer Regelung.

;[[ARM]]: '''A'''dvanced '''R'''ISC '''M'''achine. Eine Mikrocontrollerfamilie des Types RISC ("reduced instruction set") bzw. die Firma, die diese designt und lizensiert.

;[[AVR]]: Eine Mikrocontrollerfamilie von Atmel. Der Ursprung des Namens ist unklar.

== B ==

;[[BGA]]: '''B'''all '''G'''rid '''A'''rray: Eine Gehäuseform für ICs.

;Bit: '''Bi'''nary Digi'''t''': Kleinste Informationseinheit, siehe [[Bitmanipulation]].

;BNC: '''B'''ajonet '''N'''ut '''C'''onnector: Ein Steckverbinder für Koaxialkabel.

;[[BPM]]: '''B'''eats '''p'''er '''m'''minute: Anzahl der Herzschgläge bei Cardio-Applikationen / Zahl der Schlagzeugschläge je Minute in der Musik

;[[BPS]]: '''B'''its '''p'''er '''s'''econd: Anzahl der Bits je Sekunde, Masszahl für die Übertragungsgeschwindigkeit / Bandbreite

;[[BSDL]]: '''B'''oundary '''S'''can '''D'''escription '''L'''anguage: Eine Sprache für [[boundary scan]]-basiertes Testen und Debuggen.

== C ==

;[[C]]: Eine weit verbreitete Programmiersprache.

;[[CAN]]: '''C'''ontroller '''A'''rea '''N'''etwork: Ein Netzwerk für kleine [[Mikrocontroller]], ursprünglich für die Automobilbranche entwickelt.

;[[CCD]]: '''C'''harge '''C'''oupled '''D'''evices: (Ladungsverkoppelte Bauteile), eine Bezeichung für Bildsensoren

;[[CDS]]: ''' C'''omponent '''D'''esign '''S'''pecification: formelle Designbeschreibung

;[[CLB]]: '''C'''onfigurable '''L'''ogic '''B'''lock: elementares konfigurierbares Logikelement in PLDs

;[[CMB]]: '''C'''ommand '''M'''anagement '''B'''lock: der Befehlsinterpreter in einer CPU-Plattform, meist im Bereich der Kommunikationsschnittstelle, auch [[CMI]]

;[[CMT]]: '''C'''lock '''M'''anagement '''T'''ile: Ein takterzeugendes Element in einem (Xilinx)-FPGA

;[[CNC]]: '''C'''omputerized '''N'''umerical '''C'''ontrol: Computer gesteuerte Steuerung, z.B. bei Werkzeugmaschinen

;[[CPLD]]: '''C'''omplex '''P'''rogrammable '''L'''ogic '''D'''evice: Ein programmierbarer Logikbaustein

;[[CRS]]: ''' C'''omponent '''R'''equirement '''S'''pecification: formelle Anforderungsspezifikation

== D ==
;[[DAC]]: '''D'''igital to '''A'''nalog '''C'''onverter
;[[DCC]]: '''D'''igital '''C'''ommand '''C'''ontrol: Standard zur digitalen Steuerung von Modelleisenbahnen
;[[DCM]]: '''D'''igital '''C'''lock '''M'''anager, eine Takterzeugungseinheit in [[FPGA]]s
;[[DDC]]: '''D'''igital '''D'''own '''C'''onversion: Abtastfrequenzverringerung in der Signalverarbeitung
;[[DDR]]: '''D'''ouble '''D'''ata '''R'''ate: "doppelte Datenrate", oft in Verbindung mit [[RAM]]s verwendet
;DDS: '''D'''igital '''D'''ata '''S'''torage: Bezeichung für grosse Massenspeicher in der Computertechnik
;[[DDS]]: '''D'''irect '''D'''igital '''S'''ynthesis: Verfahren zur Wellenformerzeugung

;[[DMX]]: Protokoll zur Steuerung von Lichteffektgeräten
;[[DRC]]: '''D'''esign '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf geometrische Fehler in einem PCB-Layout
;[[DTMF]]: '''D'''ual '''T'''one '''M'''ultiple '''F'''requency: Tonwahlverfahren im Telephon
;[[DUC]]: '''D'''igital '''U'''p '''C'''onversion: Abtastfrequenzerhöhung in der Signalverarbeitung

== E ==

;[[EEPROM]]: '''E'''lectrical '''E'''rasable and '''P'''rogrammable '''R'''ead '''O'''nly '''M'''emory: Ein nichtflüchtiger [[Speicher#EEPROM|Speicher]].

;[[EMV]]: '''E'''lektro'''m'''agnetische '''V'''erträglichkeit: Beschreibt das Verhalten von Geräten bezüglich Aussenden von elektromagetischen Störungen und die Toleranz bezüglich Einstrahlung eben dieser.

;[[ERC]]: '''E'''lectrical '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf Fehler in einem PCB-Layout, bzw einem Schaltplan.

== F ==

;FBGA: '''F'''ine [[BGA|'''B'''all '''G'''rid '''A'''rray]]: Eine Gehäusebauform für ICs.
;FCU: '''F'''low '''C'''ontrol '''U'''nit: eine logische Einheit in einem Microcontroller oder einem FPGA, welche einen Datenfluss steuert, z.B. in einer Rechenpipeline
;FEC: '''F'''orward '''E'''rror '''C'''orrectopn: Fehlerkorrekturverfahren, welches die Paritätsinformation vor den eigentlichen Daten sendet und somit eine on the fly Korrektur im Empfänger ermöglicht
;FEM: '''F'''inite '''E'''lemente '''M'''ethode: Rechenverfahren, das mittels Stützstellenapproximation und Minimierung eines Energiefunktionals Systemzustände ermittelt
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Schnelle_Fourier-Transformation FFT]: '''F'''ast '''F'''ourier '''T'''ransformation: Ein Algorithmus zur effizienten Berechnung der [http://de.wikipedia.org/wiki/Diskrete_Fourier-Transformation Diskreten Fourier-Transformation] für den Fall gleicher Zeitabstände der Eingabewerte und einer Zweierpotenz als Anzahl der Eingabewerte. Die Fourier-Transformation bildet eine Funktion auf ihr Frequenzspektrum ab, was vielfach in der Signalverarbeitung Anwendung findet neben anderen Transformationen wie Laplace-Transformation, Wavelet-Transformation oder Z-Transformation.
;[[FIFO]]: '''F'''irst '''I'''n '''F'''irst '''O'''ut: Eine Organisationsform für einen Zwischenspeicher, bei dem die Daten in der Reihenfolge ausgegeben werden, in der sie eingeschrieben wurden
;[[FMEA]]: '''F'''ault '''M'''ode '''E'''ffect '''A'''nalsys, englisch für die Analyse von Funktionsfehlern eines Systems infolge äusserer Einflüsse, deutsch auch "Fehlermöglichkeitseinflussanalyse"
;[[FOC]]: '''F'''ield '''O'''riented '''C'''ontrol, englisch für feldorientierte Regelung (bei Motoren)
;[[FPGA]]: '''F'''ield '''P'''rogrammable '''G'''ate '''A'''rray: Bezeichnung für jederzeit wieder programmierbare Logikbausteine.
;[[FPU]]: '''F'''loating '''P'''oint '''U'''nit: Teil eines Prozessors, der Berechnungen mit Gleitkommazahlen unterstützt.
;[[FSM]]: '''F'''inite '''S'''tate '''M'''achine, englisch für Zustandsautomat; eine Schaltung, die einen Ablauf in Form einer Software realisiert, z.B. in einem Microcontroller oder auch einem Logikbaustein

== G ==

;GFR: '''G'''eneral '''F'''unction '''R'''egister: s.u.
;GPR: '''G'''eneral '''P'''urpose '''R'''egister: Arbeitsregister eines Prozessors. Bei vielen Architekturen müssen Daten in solche Register geladen werden, um sie bearbeiten zu können. Bei [[AVR]] sind das die Register R0 – R31
;GMI:
;GMII: '''G'''igabit '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein [[MII]] für Gigabit-PHYs
;GPS: '''G'''lobal '''P'''ositioning '''S'''ystem
;GPU: '''G'''raphic '''P'''rocessing '''U'''nit, eine Grafikverarbeitungseinheit, meist für die Grafikarte in Rechnern verwendet, oft auch im Zusammenhang mit der Benutzung derselben als Coprozessor
;GSM: '''G'''lobal '''S'''ystem for '''M'''obile Communications: Das Mobilfunknetz der zweiten Generation (auch 2G genannt). Darüber können Gespräche (circuit switched) und Daten (packet switched, GPRS) übertragen werden.
;GTP: '''G'''igabit '''T'''ransceiver '''P'''ort: Ein high speed port bei FPGAs

== H ==

;HF: Hochfrequenz

;HIL: → Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Hardware_in_the_Loop '''H'''ardware '''i'''n the '''L'''oop].

== I ==

;IIR: '''I'''nfinite '''I'''mpulse '''R'''esponse: Bezeichnet ein bestimmte Sorte von [[Filter]]n, mit unendlicher Sprungantwort.

;ISA: '''I'''nstruction '''S'''et '''A'''rchitecture: Registerstruktur und Befehlssatz eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s bzw. einer Prozessorfamilie.

;[[ISP]]: '''I'''n '''S'''ystem '''P'''rogramming: Der Mikrocontroller wird direkt auf der Zielhardware programmiert.

;ISR: '''I'''nterrupt '''S'''ervice '''R'''outine: Ein Programmstück, das nach Eintreten eines bestimmten Ereignisses ausgeführt wird. Siehe [[Interrupt]].

;IRQ: '''I'''nterrupt '''R'''e'''q'''uest: Ein Ereignis, das einen [[Interrupt]] auslöst. In der Regel wird die Programmausführung unterbrochen und ein spezielles Programmstück, eine ISR, ausgeführt und danach zum ursprünglichen Programmcode zurückgekehrt. Viele IRQs können aktiviert oder deaktiviert werden.

== J ==

;[[JTAG]]: '''J'''oint '''T'''est '''A'''ction '''G'''roup: Eine Funktion für komplexe ICs, um diese im aufgelöteten Zustand zu prüfen bzw. zu programmieren und debuggen (Mikrocontroller).

== K ==

;KDE: Oberfläche bei Linux

== L ==

;LP: '''L'''ow '''P'''ass (filter): Englisch für Tiefpass[[Filter]]

;LSB: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''yte: Das niederwertigste Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''it: niederwertigstes Bit.

== M ==

;MAC: '''M'''edia '''A'''ccess '''C'''ontroller: Bezeichnung für die Logik, die einen Baustein steuert, meist im Zusammenhang mit Ethernet verwendet

;MCB: '''M'''ain '''C'''ontrol '''B'''lock: Eine allgemeine Bezeichnung für die zentrale Steuerlogik in einem System
: '''M'''emory '''C'''ontroller '''B'''lock: Abkürzung für einen Speichercontroller z.B. in einem FPGA

;MCU: '''M'''ain '''C'''ontrol '''U'''nit: Die zentrale Steuerlogik in einem System, auch '''[[CPU]]'''
: '''M'''icro '''C'''ontroller '''U'''nit: allgeine Bezeichnung für einen Prozessor

;MIG: '''M'''emory '''I'''nterface '''G'''enerator: Eine Software, die ein Speicherinterface in [[FPGA]]s konfiguriert

;MII: '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein allgemeines, bausteinunabhängiges Interface, oft in Verbindung mit Ethernet-PHYs

;[[MIPS]]: '''M'''illion '''i'''nstructions '''p'''er '''s'''econd
: '''M'''icroprocessor without '''i'''nterlocked '''p'''ipeline '''s'''tages.

;MMC: '''M'''ulti '''M'''edia '''C'''ard: Eine kleine Speicherkarte

;MSB: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''yte: Das höchstwertige Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''it: höchstwertiges Bit.

;MODBUS: Ein älteres, aber immer noch oft eingesetztes Busprotokoll für serielle Verbindungen

== N ==

;NCO: '''N'''umeric '''C'''ontrolled '''O'''scillator. Ein numerisch/digital arbeitender Schwingkreis - siehe auch [[DDS]].

== O ==

; OCDS: '''O'''n '''C'''hip '''D'''ebug '''S'''upport

== P ==
;[[PAM]]: '''P'''ulse '''A'''mplituden '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf analoge Spannungszustände, z.B. bei Ethernet
;[[PCM]]: '''P'''ulse '''C'''ode '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, auch ein Datenformat
;PDM: '''P'''ulse '''D'''ichte '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, siehe [[Pulsdichtemodulation]]
;[[PFC]]: '''P'''ower '''F'''actor '''C'''orrection: Eine Schaltung, die Blindleistung kompensiert
;PHY: Bezeichnung für einen physikalischen Chip, oft im Zusammenhang mit Ethernet verwendet
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop PLL]: '''P'''hase '''L'''ocked '''L'''oop: Eine Schaltung, die einen Ausgangstakt mit definierter Phaselage zu einem Eingangstakt generiert.
;[[PSU]]: '''P'''ower '''S'''upply '''U'''nit: Bezeichnung für die Stromversorgungseinheit
;[[PWM]]: '''P'''ulse '''W'''eiten '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal

== Q ==
;[[QAM]]: '''Q'''adratur '''A'''mplituden '''M'''odulation: Modulation eines Analogsignals mit einem Quadratursignal (IQ).

;[[QDR]]: '''Q'''adruple '''D'''ata '''R'''ate: Eine Speicherzugriffstechnik mit 4 Daten je Takt, siehe RAMs.

== R ==

;[[RS232]]: '''R'''ecommended '''S'''tandard 232: Eine Definition zur seriellen Datenübertragung, eng gekoppelt an [[UART]].

;RCD: '''R'''esidual '''C'''urrent protective '''D'''evice, neudeutsch für [http://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerstromschutzschalter Fehlerstromschutzschalter].

;RISC: '''R'''educed '''I'''nstruction '''S'''et '''C'''omputer. Designstrategie für den Befehlssatz von Prozessoren und Microcontrollern, die einfache Befehle bevorzugt.

== S ==

;SAR: '''S'''ynthetic '''A'''perture '''R'''adar: Eine Messwertverarbeitungsmethodik in der Radartechnik, bei der durch reale oder virutelle Positionsvariation eine künstlich vergrösserte "Blende" benutzt werden kann, wodurch sich der Empfangsbereich stark vergrössert.

;SDR: '''S'''oftware '''D'''efined '''R'''adio: Allgemeine Bezeichung für mathematisch per Software erzeugte und modulierte elektromagnetische Wellen in der HF-Technik, speziell der Funkdatenübertragung und Radartechnik.

;SOC: '''S'''ystem '''O'''n '''C'''hip: Bezeichung für die Erzeugung ganzer computerähnlicher Rechnersysteme auf programmierbaren Schaltkreisen wie FPGAs

;SFR: '''S'''pecial '''F'''unction '''R'''egister: Hardware-Register, über die interne und externe Peripherie eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s konfiguriert wird, und über die Daten ausgetauscht werden. IO-Ports werden z.B. auf bestimmte [[Speicher#Register|SFRs]] abgebildet, auf die dann mit speziellen Befehlen zugegriffen werden kann.

== T ==

;TTL: '''T'''ransistor-'''T'''ransistor-'''L'''ogik.

== U ==

;[[UART]]: '''U'''niversal '''A'''synchronus '''R'''eceiver and '''T'''ransmitter: Ein Modul in Mikrocontrollern oder PCs zum seriellen Datenaustausch.

;[[USB]]: '''U'''niversal '''S'''erial '''B'''us : Ein standardisiertes serielles Protokoll, das vorwiegend bei PCs verwendet wird. Bandbreite beträgt bis zu 5Gbit/s.

== V ==

;VCO: '''V'''oltage '''C'''ontrolled '''O'''scillator

== W ==

;[[Watchdog|WDT]]: '''W'''atch '''D'''og '''T'''imer

== X ==

== Y ==

== Z ==

;Z: In der HF-Technik das Formelzeichen für den [[Wellenwiderstand]].

[[Kategorie:Grundlagen| ]]
[[Kategorie:Listen]]

Glossar

2014-05-13T11:55:31Z

195.33.171.8: /* F */ erweitert

{{TOC}}

== A ==

;ABI: '''A'''pplication '''B'''inary '''I'''nterface: Das Binärinterface, das zum Datenaustausch verwendet wird, z.B. die Registerverwendung in einer Funktion und für Parameterübergabe, Datenablage, Strukturlayout, etc. Jeder [[Compiler]] erzeugt Code nach einer bestimmten ABI, so daß der Code aus unterschiedlichen Modulen und Bibliotheken zusammenpasst. Beim Mischen von Hochsprachen mit (Inline-)Assembler muss auf ABI-Konformität geachtet werden. Compiler-Schalter können das ABI beeinflussen. Beispiel: -fpack-struct beim GCC.

;[[ADC]]: '''A'''nalog '''D'''igital '''C'''onverter. Im Deutschen auch 'ADU'.

;[[ADSR]]: '''A'''ttack '''D'''ecay '''S'''ustain '''R'''elease. Ein Amplitudenverlauf als Hüllkurve, die hauptsächlich in der elektronischen Musik - aber auch bei der Verhaltensbeschreibung von Regelersystemen verwendet wird

;[[AGC]]: '''A'''utomatic '''G'''ain '''C'''ontrol. Ein Schaltkreis oder eine Software zur selbsttätigen Verstärkungsanpassung in Form einer Regelung.

;[[ARM]]: '''A'''dvanced '''R'''ISC '''M'''achine. Eine Mikrocontrollerfamilie des Types RISC ("reduced instruction set") bzw. die Firma, die diese designt und lizensiert.

;[[AVR]]: Eine Mikrocontrollerfamilie von Atmel. Der Ursprung des Namens ist unklar.

== B ==

;[[BGA]]: '''B'''all '''G'''rid '''A'''rray: Eine Gehäuseform für ICs.

;Bit: '''Bi'''nary Digi'''t''': Kleinste Informationseinheit, siehe [[Bitmanipulation]].

;BNC: '''B'''ajonet '''N'''ut '''C'''onnector: Ein Steckverbinder für Koaxialkabel.

;[[BPM]]: '''B'''eats '''p'''er '''m'''minute: Anzahl der Herzschgläge bei Cardio-Applikationen / Zahl der Schlagzeugschläge je Minute in der Musik

;[[BPS]]: '''B'''its '''p'''er '''s'''econd: Anzahl der Bits je Sekunde, Masszahl für die Übertragungsgeschwindigkeit / Bandbreite

;[[BSDL]]: '''B'''oundary '''S'''can '''D'''escription '''L'''anguage: Eine Sprache für [[boundary scan]]-basiertes Testen und Debuggen.

== C ==

;[[C]]: Eine weit verbreitete Programmiersprache.

;[[CAN]]: '''C'''ontroller '''A'''rea '''N'''etwork: Ein Netzwerk für kleine [[Mikrocontroller]], ursprünglich für die Automobilbranche entwickelt.

;[[CCD]]: '''C'''harge '''C'''oupled '''D'''evices: (Ladungsverkoppelte Bauteile), eine Bezeichung für Bildsensoren

;[[CDS]]: ''' C'''omponent '''D'''esign '''S'''pecification: formelle Designbeschreibung

;[[CLB]]: '''C'''onfigurable '''L'''ogic '''B'''lock: elementares konfigurierbares Logikelement in PLDs

;[[CMB]]: '''C'''ommand '''M'''anagement '''B'''lock: der Befehlsinterpreter in einer CPU-Plattform, meist im Bereich der Kommunikationsschnittstelle, auch [[CMI]]

;[[CMT]]: '''C'''lock '''M'''anagement '''T'''ile: Ein takterzeugendes Element in einem (Xilinx)-FPGA

;[[CNC]]: '''C'''omputerized '''N'''umerical '''C'''ontrol: Computer gesteuerte Steuerung, z.B. bei Werkzeugmaschinen

;[[CPLD]]: '''C'''omplex '''P'''rogrammable '''L'''ogic '''D'''evice: Ein programmierbarer Logikbaustein

;[[CRS]]: ''' C'''omponent '''R'''equirement '''S'''pecification: formelle Anforderungsspezifikation

== D ==
;[[DAC]]: '''D'''igital to '''A'''nalog '''C'''onverter
;[[DCC]]: '''D'''igital '''C'''ommand '''C'''ontrol: Standard zur digitalen Steuerung von Modelleisenbahnen
;[[DCM]]: '''D'''igital '''C'''lock '''M'''anager, eine Takterzeugungseinheit in [[FPGA]]s
;[[DDC]]: '''D'''igital '''D'''own '''C'''onversion: Abtastfrequenzverringerung in der Signalverarbeitung
;[[DDR]]: '''D'''ouble '''D'''ata '''R'''ate: "doppelte Datenrate", oft in Verbindung mit [[RAM]]s verwendet
;DDS: '''D'''igital '''D'''ata '''S'''torage: Bezeichung für grosse Massenspeicher in der Computertechnik
;[[DDS]]: '''D'''irect '''D'''igital '''S'''ynthesis: Verfahren zur Wellenformerzeugung

;[[DMX]]: Protokoll zur Steuerung von Lichteffektgeräten
;[[DRC]]: '''D'''esign '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf geometrische Fehler in einem PCB-Layout
;[[DTMF]]: '''D'''ual '''T'''one '''M'''ultiple '''F'''requency: Tonwahlverfahren im Telephon
;[[DUC]]: '''D'''igital '''U'''p '''C'''onversion: Abtastfrequenzerhöhung in der Signalverarbeitung

== E ==

;[[EEPROM]]: '''E'''lectrical '''E'''rasable and '''P'''rogrammable '''R'''ead '''O'''nly '''M'''emory: Ein nichtflüchtiger [[Speicher#EEPROM|Speicher]].

;[[EMV]]: '''E'''lektro'''m'''agnetische '''V'''erträglichkeit: Beschreibt das Verhalten von Geräten bezüglich Aussenden von elektromagetischen Störungen und die Toleranz bezüglich Einstrahlung eben dieser.

;[[ERC]]: '''E'''lectrical '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf Fehler in einem PCB-Layout, bzw einem Schaltplan.

== F ==

;FBGA: '''F'''ine [[BGA|'''B'''all '''G'''rid '''A'''rray]]: Eine Gehäusebauform für ICs.
;FCU: '''F'''low '''C'''ontrol '''U'''nit: eine logische Einheit in einem Microcontroller oder einem FPGA, welche einen Datenfluss steuert, z.B. in einer Rechenpipeline
;FEC: '''F'''orward '''E'''rror '''C'''orrectopn: Fehlerkorrekturverfahren, welches die Paritätsinformation vor den eigentlichen Daten sendet und somit eine on the fly Korrektur im Empfänger ermöglicht
;FEM: '''F'''inite '''E'''lemente '''M'''ethode: Rechenverfahren, das mittels Stützstellenapproximation und Minimierung eines Energiefunktionals Systemzustände ermittelt
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Schnelle_Fourier-Transformation FFT]: '''F'''ast '''F'''ourier '''T'''ransformation: Ein Algorithmus zur effizienten Berechnung der [http://de.wikipedia.org/wiki/Diskrete_Fourier-Transformation Diskreten Fourier-Transformation] für den Fall gleicher Zeitabstände der Eingabewerte und einer Zweierpotenz als Anzahl der Eingabewerte. Die Fourier-Transformation bildet eine Funktion auf ihr Frequenzspektrum ab, was vielfach in der Signalverarbeitung Anwendung findet neben anderen Transformationen wie Laplace-Transformation, Wavelet-Transformation oder Z-Transformation.
;[[FIFO]]: '''F'''irst '''I'''n '''F'''irst '''O'''ut: Eine Organisationsform für einen Zwischenspeicher, bei dem die Daten in der Reihenfolge ausgegeben werden, in der sie eingeschrieben wurden
;[[FMEA]]: '''F'''ault '''M'''ode '''E'''ffect '''A'''nalsys, englisch für die Analyse von Funktionsfehlern eines Systems infolge äusserer Einflüsse, deutsch auch "Fehlermöglichkeitseinflussanalyse"
;[[FOC]]: '''F'''ield '''O'''riented '''C'''ontrol, englisch für feldorientierte Regelung (bei Motoren)
;[[FPGA]]: '''F'''ield '''P'''rogrammable '''G'''ate '''A'''rray: Bezeichnung für jederzeit wieder programmierbare Logikbausteine.
;[[FPU]]: '''F'''loating '''P'''oint '''U'''nit: Teil eines Prozessors, der Berechnungen mit Gleitkommazahlen unterstützt.
;[[FSM]]: '''F'''inite '''S'''tate '''M'''achine, englisch für Zustandsautomat; eine Schaltung, die einen Ablauf in Form einer Software realisiert, z.B. in einem Microcontroller oder auch einem Logikbaustein

== G ==

;GFR: '''G'''eneral '''F'''unction '''R'''egister: s.u.
;GPR: '''G'''eneral '''P'''urpose '''R'''egister: Arbeitsregister eines Prozessors. Bei vielen Architekturen müssen Daten in solche Register geladen werden, um sie bearbeiten zu können. Bei [[AVR]] sind das die Register R0 – R31
;GMI:
;GMII: '''G'''igabit '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein [[MII]] für Gigabit-PHYs
;GPS: '''G'''lobal '''P'''ositioning '''S'''ystem
;GSM: '''G'''lobal '''S'''ystem for '''M'''obile Communications: Das Mobilfunknetz der zweiten Generation (auch 2G genannt). Darüber können Gespräche (circuit switched) und Daten (packet switched, GPRS) übertragen werden.
;GTP: '''G'''igabit '''T'''ransceiver '''P'''ort: Ein high speed port bei FPGAs

== H ==

;HF: Hochfrequenz

;HIL: → Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Hardware_in_the_Loop '''H'''ardware '''i'''n the '''L'''oop].

== I ==

;IIR: '''I'''nfinite '''I'''mpulse '''R'''esponse: Bezeichnet ein bestimmte Sorte von [[Filter]]n, mit unendlicher Sprungantwort.

;ISA: '''I'''nstruction '''S'''et '''A'''rchitecture: Registerstruktur und Befehlssatz eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s bzw. einer Prozessorfamilie.

;[[ISP]]: '''I'''n '''S'''ystem '''P'''rogramming: Der Mikrocontroller wird direkt auf der Zielhardware programmiert.

;ISR: '''I'''nterrupt '''S'''ervice '''R'''outine: Ein Programmstück, das nach Eintreten eines bestimmten Ereignisses ausgeführt wird. Siehe [[Interrupt]].

;IRQ: '''I'''nterrupt '''R'''e'''q'''uest: Ein Ereignis, das einen [[Interrupt]] auslöst. In der Regel wird die Programmausführung unterbrochen und ein spezielles Programmstück, eine ISR, ausgeführt und danach zum ursprünglichen Programmcode zurückgekehrt. Viele IRQs können aktiviert oder deaktiviert werden.

== J ==

;[[JTAG]]: '''J'''oint '''T'''est '''A'''ction '''G'''roup: Eine Funktion für komplexe ICs, um diese im aufgelöteten Zustand zu prüfen bzw. zu programmieren und debuggen (Mikrocontroller).

== K ==

;KDE: Oberfläche bei Linux

== L ==

;LP: '''L'''ow '''P'''ass (filter): Englisch für Tiefpass[[Filter]]

;LSB: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''yte: Das niederwertigste Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''it: niederwertigstes Bit.

== M ==

;MAC: '''M'''edia '''A'''ccess '''C'''ontroller: Bezeichnung für die Logik, die einen Baustein steuert, meist im Zusammenhang mit Ethernet verwendet

;MCB: '''M'''ain '''C'''ontrol '''B'''lock: Eine allgemeine Bezeichnung für die zentrale Steuerlogik in einem System
: '''M'''emory '''C'''ontroller '''B'''lock: Abkürzung für einen Speichercontroller z.B. in einem FPGA

;MCU: '''M'''ain '''C'''ontrol '''U'''nit: Die zentrale Steuerlogik in einem System, auch '''[[CPU]]'''
: '''M'''icro '''C'''ontroller '''U'''nit: allgeine Bezeichnung für einen Prozessor

;MIG: '''M'''emory '''I'''nterface '''G'''enerator: Eine Software, die ein Speicherinterface in [[FPGA]]s konfiguriert

;MII: '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein allgemeines, bausteinunabhängiges Interface, oft in Verbindung mit Ethernet-PHYs

;[[MIPS]]: '''M'''illion '''i'''nstructions '''p'''er '''s'''econd
: '''M'''icroprocessor without '''i'''nterlocked '''p'''ipeline '''s'''tages.

;MMC: '''M'''ulti '''M'''edia '''C'''ard: Eine kleine Speicherkarte

;MSB: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''yte: Das höchstwertige Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''it: höchstwertiges Bit.

;MODBUS: Ein älteres, aber immer noch oft eingesetztes Busprotokoll für serielle Verbindungen

== N ==

;NCO: '''N'''umeric '''C'''ontrolled '''O'''scillator. Ein numerisch/digital arbeitender Schwingkreis - siehe auch [[DDS]].

== O ==

; OCDS: '''O'''n '''C'''hip '''D'''ebug '''S'''upport

== P ==
;[[PAM]]: '''P'''ulse '''A'''mplituden '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf analoge Spannungszustände, z.B. bei Ethernet
;[[PCM]]: '''P'''ulse '''C'''ode '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, auch ein Datenformat
;PDM: '''P'''ulse '''D'''ichte '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, siehe [[Pulsdichtemodulation]]
;[[PFC]]: '''P'''ower '''F'''actor '''C'''orrection: Eine Schaltung, die Blindleistung kompensiert
;PHY: Bezeichnung für einen physikalischen Chip, oft im Zusammenhang mit Ethernet verwendet
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop PLL]: '''P'''hase '''L'''ocked '''L'''oop: Eine Schaltung, die einen Ausgangstakt mit definierter Phaselage zu einem Eingangstakt generiert.
;[[PSU]]: '''P'''ower '''S'''upply '''U'''nit: Bezeichnung für die Stromversorgungseinheit
;[[PWM]]: '''P'''ulse '''W'''eiten '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal

== Q ==
;[[QAM]]: '''Q'''adratur '''A'''mplituden '''M'''odulation: Modulation eines Analogsignals mit einem Quadratursignal (IQ).

;[[QDR]]: '''Q'''adruple '''D'''ata '''R'''ate: Eine Speicherzugriffstechnik mit 4 Daten je Takt, siehe RAMs.

== R ==

;[[RS232]]: '''R'''ecommended '''S'''tandard 232: Eine Definition zur seriellen Datenübertragung, eng gekoppelt an [[UART]].

;RCD: '''R'''esidual '''C'''urrent protective '''D'''evice, neudeutsch für [http://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerstromschutzschalter Fehlerstromschutzschalter].

;RISC: '''R'''educed '''I'''nstruction '''S'''et '''C'''omputer. Designstrategie für den Befehlssatz von Prozessoren und Microcontrollern, die einfache Befehle bevorzugt.

== S ==

;SAR: '''S'''ynthetic '''A'''perture '''R'''adar: Eine Messwertverarbeitungsmethodik in der Radartechnik, bei der durch reale oder virutelle Positionsvariation eine künstlich vergrösserte "Blende" benutzt werden kann, wodurch sich der Empfangsbereich stark vergrössert.

;SDR: '''S'''oftware '''D'''efined '''R'''adio: Allgemeine Bezeichung für mathematisch per Software erzeugte und modulierte elektromagnetische Wellen in der HF-Technik, speziell der Funkdatenübertragung und Radartechnik.

;SOC: '''S'''ystem '''O'''n '''C'''hip: Bezeichung für die Erzeugung ganzer computerähnlicher Rechnersysteme auf programmierbaren Schaltkreisen wie FPGAs

;SFR: '''S'''pecial '''F'''unction '''R'''egister: Hardware-Register, über die interne und externe Peripherie eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s konfiguriert wird, und über die Daten ausgetauscht werden. IO-Ports werden z.B. auf bestimmte [[Speicher#Register|SFRs]] abgebildet, auf die dann mit speziellen Befehlen zugegriffen werden kann.

== T ==

;TTL: '''T'''ransistor-'''T'''ransistor-'''L'''ogik.

== U ==

;[[UART]]: '''U'''niversal '''A'''synchronus '''R'''eceiver and '''T'''ransmitter: Ein Modul in Mikrocontrollern oder PCs zum seriellen Datenaustausch.

;[[USB]]: '''U'''niversal '''S'''erial '''B'''us : Ein standardisiertes serielles Protokoll, das vorwiegend bei PCs verwendet wird. Bandbreite beträgt bis zu 5Gbit/s.

== V ==

;VCO: '''V'''oltage '''C'''ontrolled '''O'''scillator

== W ==

;[[Watchdog|WDT]]: '''W'''atch '''D'''og '''T'''imer

== X ==

== Y ==

== Z ==

;Z: In der HF-Technik das Formelzeichen für den [[Wellenwiderstand]].

[[Kategorie:Grundlagen| ]]
[[Kategorie:Listen]]

Glossar

2014-05-13T11:41:27Z

195.33.171.8: /* P */ richtiger link

{{TOC}}

== A ==

;ABI: '''A'''pplication '''B'''inary '''I'''nterface: Das Binärinterface, das zum Datenaustausch verwendet wird, z.B. die Registerverwendung in einer Funktion und für Parameterübergabe, Datenablage, Strukturlayout, etc. Jeder [[Compiler]] erzeugt Code nach einer bestimmten ABI, so daß der Code aus unterschiedlichen Modulen und Bibliotheken zusammenpasst. Beim Mischen von Hochsprachen mit (Inline-)Assembler muss auf ABI-Konformität geachtet werden. Compiler-Schalter können das ABI beeinflussen. Beispiel: -fpack-struct beim GCC.

;[[ADC]]: '''A'''nalog '''D'''igital '''C'''onverter. Im Deutschen auch 'ADU'.

;[[ADSR]]: '''A'''ttack '''D'''ecay '''S'''ustain '''R'''elease. Ein Amplitudenverlauf als Hüllkurve, die hauptsächlich in der elektronischen Musik - aber auch bei der Verhaltensbeschreibung von Regelersystemen verwendet wird

;[[AGC]]: '''A'''utomatic '''G'''ain '''C'''ontrol. Ein Schaltkreis oder eine Software zur selbsttätigen Verstärkungsanpassung in Form einer Regelung.

;[[ARM]]: '''A'''dvanced '''R'''ISC '''M'''achine. Eine Mikrocontrollerfamilie des Types RISC ("reduced instruction set") bzw. die Firma, die diese designt und lizensiert.

;[[AVR]]: Eine Mikrocontrollerfamilie von Atmel. Der Ursprung des Namens ist unklar.

== B ==

;[[BGA]]: '''B'''all '''G'''rid '''A'''rray: Eine Gehäuseform für ICs.

;Bit: '''Bi'''nary Digi'''t''': Kleinste Informationseinheit, siehe [[Bitmanipulation]].

;BNC: '''B'''ajonet '''N'''ut '''C'''onnector: Ein Steckverbinder für Koaxialkabel.

;[[BPM]]: '''B'''eats '''p'''er '''m'''minute: Anzahl der Herzschgläge bei Cardio-Applikationen / Zahl der Schlagzeugschläge je Minute in der Musik

;[[BPS]]: '''B'''its '''p'''er '''s'''econd: Anzahl der Bits je Sekunde, Masszahl für die Übertragungsgeschwindigkeit / Bandbreite

;[[BSDL]]: '''B'''oundary '''S'''can '''D'''escription '''L'''anguage: Eine Sprache für [[boundary scan]]-basiertes Testen und Debuggen.

== C ==

;[[C]]: Eine weit verbreitete Programmiersprache.

;[[CAN]]: '''C'''ontroller '''A'''rea '''N'''etwork: Ein Netzwerk für kleine [[Mikrocontroller]], ursprünglich für die Automobilbranche entwickelt.

;[[CCD]]: '''C'''harge '''C'''oupled '''D'''evices: (Ladungsverkoppelte Bauteile), eine Bezeichung für Bildsensoren

;[[CDS]]: ''' C'''omponent '''D'''esign '''S'''pecification: formelle Designbeschreibung

;[[CLB]]: '''C'''onfigurable '''L'''ogic '''B'''lock: elementares konfigurierbares Logikelement in PLDs

;[[CMB]]: '''C'''ommand '''M'''anagement '''B'''lock: der Befehlsinterpreter in einer CPU-Plattform, meist im Bereich der Kommunikationsschnittstelle, auch [[CMI]]

;[[CMT]]: '''C'''lock '''M'''anagement '''T'''ile: Ein takterzeugendes Element in einem (Xilinx)-FPGA

;[[CNC]]: '''C'''omputerized '''N'''umerical '''C'''ontrol: Computer gesteuerte Steuerung, z.B. bei Werkzeugmaschinen

;[[CPLD]]: '''C'''omplex '''P'''rogrammable '''L'''ogic '''D'''evice: Ein programmierbarer Logikbaustein

;[[CRS]]: ''' C'''omponent '''R'''equirement '''S'''pecification: formelle Anforderungsspezifikation

== D ==
;[[DAC]]: '''D'''igital to '''A'''nalog '''C'''onverter
;[[DCC]]: '''D'''igital '''C'''ommand '''C'''ontrol: Standard zur digitalen Steuerung von Modelleisenbahnen
;[[DCM]]: '''D'''igital '''C'''lock '''M'''anager, eine Takterzeugungseinheit in [[FPGA]]s
;[[DDC]]: '''D'''igital '''D'''own '''C'''onversion: Abtastfrequenzverringerung in der Signalverarbeitung
;[[DDR]]: '''D'''ouble '''D'''ata '''R'''ate: "doppelte Datenrate", oft in Verbindung mit [[RAM]]s verwendet
;DDS: '''D'''igital '''D'''ata '''S'''torage: Bezeichung für grosse Massenspeicher in der Computertechnik
;[[DDS]]: '''D'''irect '''D'''igital '''S'''ynthesis: Verfahren zur Wellenformerzeugung

;[[DMX]]: Protokoll zur Steuerung von Lichteffektgeräten
;[[DRC]]: '''D'''esign '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf geometrische Fehler in einem PCB-Layout
;[[DTMF]]: '''D'''ual '''T'''one '''M'''ultiple '''F'''requency: Tonwahlverfahren im Telephon
;[[DUC]]: '''D'''igital '''U'''p '''C'''onversion: Abtastfrequenzerhöhung in der Signalverarbeitung

== E ==

;[[EEPROM]]: '''E'''lectrical '''E'''rasable and '''P'''rogrammable '''R'''ead '''O'''nly '''M'''emory: Ein nichtflüchtiger [[Speicher#EEPROM|Speicher]].

;[[EMV]]: '''E'''lektro'''m'''agnetische '''V'''erträglichkeit: Beschreibt das Verhalten von Geräten bezüglich Aussenden von elektromagetischen Störungen und die Toleranz bezüglich Einstrahlung eben dieser.

;[[ERC]]: '''E'''lectrical '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf Fehler in einem PCB-Layout, bzw einem Schaltplan.

== F ==

;FBGA: '''F'''ine [[BGA|'''B'''all '''G'''rid '''A'''rray]]: Eine Gehäuseform für ICs.
;FEC: '''F'''orward '''E'''rror '''C'''orrectopn: Fehlerkorrektur
;FEM: '''F'''inite '''E'''lemente '''M'''ethode: Stützstellenapproximation
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Schnelle_Fourier-Transformation FFT]: '''F'''ast '''F'''ourier '''T'''ransformation: Ein Algorithmus zur effizienten Berechnung der [http://de.wikipedia.org/wiki/Diskrete_Fourier-Transformation Diskreten Fourier-Transformation] für den Fall gleicher Zeitabstände der Eingabewerte und einer Zweierpotenz als Anzahl der Eingabewerte. Die Fourier-Transformation bildet eine Funktion auf ihr Frequenzspektrum ab, was vielfach in der Signalverarbeitung Anwendung findet neben anderen Transformationen wie Laplace-Transformation, Wavelet-Transformation oder Z-Transformation.
;[[FIFO]]: '''F'''irst '''I'''n '''F'''irst '''O'''ut: Eine Organisationsform für einen Zwischenspeicher.
;[[FOC]]: '''F'''ield '''O'''riented '''C'''ontrol, englisch für feldorientierte Regelung (bei Motoren)
;[[FPGA]]: '''F'''ield '''P'''rogrammable '''G'''ate '''A'''rray: Ein programmierbarer Logikbaustein.
;[[FPU]]: '''F'''loating '''P'''oint '''U'''nit: Teil eines Prozessors der Berechnungen mit Gleitkommazahlen unterstützt.
;[[FSM]]: '''F'''inite '''S'''tate '''M'''achine, englisch für Zustandsautomat, eine Schaltung, die einen Ablauf in einem Controller realisiert

== G ==

;GFR: '''G'''eneral '''F'''unction '''R'''egister: s.u.
;GPR: '''G'''eneral '''P'''urpose '''R'''egister: Arbeitsregister eines Prozessors. Bei vielen Architekturen müssen Daten in solche Register geladen werden, um sie bearbeiten zu können. Bei [[AVR]] sind das die Register R0 – R31
;GMI:
;GMII: '''G'''igabit '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein [[MII]] für Gigabit-PHYs
;GPS: '''G'''lobal '''P'''ositioning '''S'''ystem
;GSM: '''G'''lobal '''S'''ystem for '''M'''obile Communications: Das Mobilfunknetz der zweiten Generation (auch 2G genannt). Darüber können Gespräche (circuit switched) und Daten (packet switched, GPRS) übertragen werden.
;GTP: '''G'''igabit '''T'''ransceiver '''P'''ort: Ein high speed port bei FPGAs

== H ==

;HF: Hochfrequenz

;HIL: → Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Hardware_in_the_Loop '''H'''ardware '''i'''n the '''L'''oop].

== I ==

;IIR: '''I'''nfinite '''I'''mpulse '''R'''esponse: Bezeichnet ein bestimmte Sorte von [[Filter]]n, mit unendlicher Sprungantwort.

;ISA: '''I'''nstruction '''S'''et '''A'''rchitecture: Registerstruktur und Befehlssatz eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s bzw. einer Prozessorfamilie.

;[[ISP]]: '''I'''n '''S'''ystem '''P'''rogramming: Der Mikrocontroller wird direkt auf der Zielhardware programmiert.

;ISR: '''I'''nterrupt '''S'''ervice '''R'''outine: Ein Programmstück, das nach Eintreten eines bestimmten Ereignisses ausgeführt wird. Siehe [[Interrupt]].

;IRQ: '''I'''nterrupt '''R'''e'''q'''uest: Ein Ereignis, das einen [[Interrupt]] auslöst. In der Regel wird die Programmausführung unterbrochen und ein spezielles Programmstück, eine ISR, ausgeführt und danach zum ursprünglichen Programmcode zurückgekehrt. Viele IRQs können aktiviert oder deaktiviert werden.

== J ==

;[[JTAG]]: '''J'''oint '''T'''est '''A'''ction '''G'''roup: Eine Funktion für komplexe ICs, um diese im aufgelöteten Zustand zu prüfen bzw. zu programmieren und debuggen (Mikrocontroller).

== K ==

;KDE: Oberfläche bei Linux

== L ==

;LP: '''L'''ow '''P'''ass (filter): Englisch für Tiefpass[[Filter]]

;LSB: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''yte: Das niederwertigste Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''it: niederwertigstes Bit.

== M ==

;MAC: '''M'''edia '''A'''ccess '''C'''ontroller: Bezeichnung für die Logik, die einen Baustein steuert, meist im Zusammenhang mit Ethernet verwendet

;MCB: '''M'''ain '''C'''ontrol '''B'''lock: Eine allgemeine Bezeichnung für die zentrale Steuerlogik in einem System
: '''M'''emory '''C'''ontroller '''B'''lock: Abkürzung für einen Speichercontroller z.B. in einem FPGA

;MCU: '''M'''ain '''C'''ontrol '''U'''nit: Die zentrale Steuerlogik in einem System, auch '''[[CPU]]'''
: '''M'''icro '''C'''ontroller '''U'''nit: allgeine Bezeichnung für einen Prozessor

;MIG: '''M'''emory '''I'''nterface '''G'''enerator: Eine Software, die ein Speicherinterface in [[FPGA]]s konfiguriert

;MII: '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein allgemeines, bausteinunabhängiges Interface, oft in Verbindung mit Ethernet-PHYs

;[[MIPS]]: '''M'''illion '''i'''nstructions '''p'''er '''s'''econd
: '''M'''icroprocessor without '''i'''nterlocked '''p'''ipeline '''s'''tages.

;MMC: '''M'''ulti '''M'''edia '''C'''ard: Eine kleine Speicherkarte

;MSB: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''yte: Das höchstwertige Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''it: höchstwertiges Bit.

;MODBUS: Ein älteres, aber immer noch oft eingesetztes Busprotokoll für serielle Verbindungen

== N ==

;NCO: '''N'''umeric '''C'''ontrolled '''O'''scillator. Ein numerisch/digital arbeitender Schwingkreis - siehe auch [[DDS]].

== O ==

; OCDS: '''O'''n '''C'''hip '''D'''ebug '''S'''upport

== P ==
;[[PAM]]: '''P'''ulse '''A'''mplituden '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf analoge Spannungszustände, z.B. bei Ethernet
;[[PCM]]: '''P'''ulse '''C'''ode '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, auch ein Datenformat
;PDM: '''P'''ulse '''D'''ichte '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, siehe [[Pulsdichtemodulation]]
;[[PFC]]: '''P'''ower '''F'''actor '''C'''orrection: Eine Schaltung, die Blindleistung kompensiert
;PHY: Bezeichnung für einen physikalischen Chip, oft im Zusammenhang mit Ethernet verwendet
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop PLL]: '''P'''hase '''L'''ocked '''L'''oop: Eine Schaltung, die einen Ausgangstakt mit definierter Phaselage zu einem Eingangstakt generiert.
;[[PSU]]: '''P'''ower '''S'''upply '''U'''nit: Bezeichnung für die Stromversorgungseinheit
;[[PWM]]: '''P'''ulse '''W'''eiten '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal

== Q ==
;[[QAM]]: '''Q'''adratur '''A'''mplituden '''M'''odulation: Modulation eines Analogsignals mit einem Quadratursignal (IQ).

;[[QDR]]: '''Q'''adruple '''D'''ata '''R'''ate: Eine Speicherzugriffstechnik mit 4 Daten je Takt, siehe RAMs.

== R ==

;[[RS232]]: '''R'''ecommended '''S'''tandard 232: Eine Definition zur seriellen Datenübertragung, eng gekoppelt an [[UART]].

;RCD: '''R'''esidual '''C'''urrent protective '''D'''evice, neudeutsch für [http://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerstromschutzschalter Fehlerstromschutzschalter].

;RISC: '''R'''educed '''I'''nstruction '''S'''et '''C'''omputer. Designstrategie für den Befehlssatz von Prozessoren und Microcontrollern, die einfache Befehle bevorzugt.

== S ==

;SAR: '''S'''ynthetic '''A'''perture '''R'''adar: Eine Messwertverarbeitungsmethodik in der Radartechnik, bei der durch reale oder virutelle Positionsvariation eine künstlich vergrösserte "Blende" benutzt werden kann, wodurch sich der Empfangsbereich stark vergrössert.

;SDR: '''S'''oftware '''D'''efined '''R'''adio: Allgemeine Bezeichung für mathematisch per Software erzeugte und modulierte elektromagnetische Wellen in der HF-Technik, speziell der Funkdatenübertragung und Radartechnik.

;SOC: '''S'''ystem '''O'''n '''C'''hip: Bezeichung für die Erzeugung ganzer computerähnlicher Rechnersysteme auf programmierbaren Schaltkreisen wie FPGAs

;SFR: '''S'''pecial '''F'''unction '''R'''egister: Hardware-Register, über die interne und externe Peripherie eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s konfiguriert wird, und über die Daten ausgetauscht werden. IO-Ports werden z.B. auf bestimmte [[Speicher#Register|SFRs]] abgebildet, auf die dann mit speziellen Befehlen zugegriffen werden kann.

== T ==

;TTL: '''T'''ransistor-'''T'''ransistor-'''L'''ogik.

== U ==

;[[UART]]: '''U'''niversal '''A'''synchronus '''R'''eceiver and '''T'''ransmitter: Ein Modul in Mikrocontrollern oder PCs zum seriellen Datenaustausch.

;[[USB]]: '''U'''niversal '''S'''erial '''B'''us : Ein standardisiertes serielles Protokoll, das vorwiegend bei PCs verwendet wird. Bandbreite beträgt bis zu 5Gbit/s.

== V ==

;VCO: '''V'''oltage '''C'''ontrolled '''O'''scillator

== W ==

;[[Watchdog|WDT]]: '''W'''atch '''D'''og '''T'''imer

== X ==

== Y ==

== Z ==

;Z: In der HF-Technik das Formelzeichen für den [[Wellenwiderstand]].

[[Kategorie:Grundlagen| ]]
[[Kategorie:Listen]]

Glossar

2014-05-13T11:38:59Z

195.33.171.8: /* D */ neues rein, reduntantes raus

{{TOC}}

== A ==

;ABI: '''A'''pplication '''B'''inary '''I'''nterface: Das Binärinterface, das zum Datenaustausch verwendet wird, z.B. die Registerverwendung in einer Funktion und für Parameterübergabe, Datenablage, Strukturlayout, etc. Jeder [[Compiler]] erzeugt Code nach einer bestimmten ABI, so daß der Code aus unterschiedlichen Modulen und Bibliotheken zusammenpasst. Beim Mischen von Hochsprachen mit (Inline-)Assembler muss auf ABI-Konformität geachtet werden. Compiler-Schalter können das ABI beeinflussen. Beispiel: -fpack-struct beim GCC.

;[[ADC]]: '''A'''nalog '''D'''igital '''C'''onverter. Im Deutschen auch 'ADU'.

;[[ADSR]]: '''A'''ttack '''D'''ecay '''S'''ustain '''R'''elease. Ein Amplitudenverlauf als Hüllkurve, die hauptsächlich in der elektronischen Musik - aber auch bei der Verhaltensbeschreibung von Regelersystemen verwendet wird

;[[AGC]]: '''A'''utomatic '''G'''ain '''C'''ontrol. Ein Schaltkreis oder eine Software zur selbsttätigen Verstärkungsanpassung in Form einer Regelung.

;[[ARM]]: '''A'''dvanced '''R'''ISC '''M'''achine. Eine Mikrocontrollerfamilie des Types RISC ("reduced instruction set") bzw. die Firma, die diese designt und lizensiert.

;[[AVR]]: Eine Mikrocontrollerfamilie von Atmel. Der Ursprung des Namens ist unklar.

== B ==

;[[BGA]]: '''B'''all '''G'''rid '''A'''rray: Eine Gehäuseform für ICs.

;Bit: '''Bi'''nary Digi'''t''': Kleinste Informationseinheit, siehe [[Bitmanipulation]].

;BNC: '''B'''ajonet '''N'''ut '''C'''onnector: Ein Steckverbinder für Koaxialkabel.

;[[BPM]]: '''B'''eats '''p'''er '''m'''minute: Anzahl der Herzschgläge bei Cardio-Applikationen / Zahl der Schlagzeugschläge je Minute in der Musik

;[[BPS]]: '''B'''its '''p'''er '''s'''econd: Anzahl der Bits je Sekunde, Masszahl für die Übertragungsgeschwindigkeit / Bandbreite

;[[BSDL]]: '''B'''oundary '''S'''can '''D'''escription '''L'''anguage: Eine Sprache für [[boundary scan]]-basiertes Testen und Debuggen.

== C ==

;[[C]]: Eine weit verbreitete Programmiersprache.

;[[CAN]]: '''C'''ontroller '''A'''rea '''N'''etwork: Ein Netzwerk für kleine [[Mikrocontroller]], ursprünglich für die Automobilbranche entwickelt.

;[[CCD]]: '''C'''harge '''C'''oupled '''D'''evices: (Ladungsverkoppelte Bauteile), eine Bezeichung für Bildsensoren

;[[CDS]]: ''' C'''omponent '''D'''esign '''S'''pecification: formelle Designbeschreibung

;[[CLB]]: '''C'''onfigurable '''L'''ogic '''B'''lock: elementares konfigurierbares Logikelement in PLDs

;[[CMB]]: '''C'''ommand '''M'''anagement '''B'''lock: der Befehlsinterpreter in einer CPU-Plattform, meist im Bereich der Kommunikationsschnittstelle, auch [[CMI]]

;[[CMT]]: '''C'''lock '''M'''anagement '''T'''ile: Ein takterzeugendes Element in einem (Xilinx)-FPGA

;[[CNC]]: '''C'''omputerized '''N'''umerical '''C'''ontrol: Computer gesteuerte Steuerung, z.B. bei Werkzeugmaschinen

;[[CPLD]]: '''C'''omplex '''P'''rogrammable '''L'''ogic '''D'''evice: Ein programmierbarer Logikbaustein

;[[CRS]]: ''' C'''omponent '''R'''equirement '''S'''pecification: formelle Anforderungsspezifikation

== D ==
;[[DAC]]: '''D'''igital to '''A'''nalog '''C'''onverter
;[[DCC]]: '''D'''igital '''C'''ommand '''C'''ontrol: Standard zur digitalen Steuerung von Modelleisenbahnen
;[[DCM]]: '''D'''igital '''C'''lock '''M'''anager, eine Takterzeugungseinheit in [[FPGA]]s
;[[DDC]]: '''D'''igital '''D'''own '''C'''onversion: Abtastfrequenzverringerung in der Signalverarbeitung
;[[DDR]]: '''D'''ouble '''D'''ata '''R'''ate: "doppelte Datenrate", oft in Verbindung mit [[RAM]]s verwendet
;DDS: '''D'''igital '''D'''ata '''S'''torage: Bezeichung für grosse Massenspeicher in der Computertechnik
;[[DDS]]: '''D'''irect '''D'''igital '''S'''ynthesis: Verfahren zur Wellenformerzeugung

;[[DMX]]: Protokoll zur Steuerung von Lichteffektgeräten
;[[DRC]]: '''D'''esign '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf geometrische Fehler in einem PCB-Layout
;[[DTMF]]: '''D'''ual '''T'''one '''M'''ultiple '''F'''requency: Tonwahlverfahren im Telephon
;[[DUC]]: '''D'''igital '''U'''p '''C'''onversion: Abtastfrequenzerhöhung in der Signalverarbeitung

== E ==

;[[EEPROM]]: '''E'''lectrical '''E'''rasable and '''P'''rogrammable '''R'''ead '''O'''nly '''M'''emory: Ein nichtflüchtiger [[Speicher#EEPROM|Speicher]].

;[[EMV]]: '''E'''lektro'''m'''agnetische '''V'''erträglichkeit: Beschreibt das Verhalten von Geräten bezüglich Aussenden von elektromagetischen Störungen und die Toleranz bezüglich Einstrahlung eben dieser.

;[[ERC]]: '''E'''lectrical '''R'''ule '''C'''heck, ein Prüfvorgang auf Fehler in einem PCB-Layout, bzw einem Schaltplan.

== F ==

;FBGA: '''F'''ine [[BGA|'''B'''all '''G'''rid '''A'''rray]]: Eine Gehäuseform für ICs.
;FEC: '''F'''orward '''E'''rror '''C'''orrectopn: Fehlerkorrektur
;FEM: '''F'''inite '''E'''lemente '''M'''ethode: Stützstellenapproximation
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Schnelle_Fourier-Transformation FFT]: '''F'''ast '''F'''ourier '''T'''ransformation: Ein Algorithmus zur effizienten Berechnung der [http://de.wikipedia.org/wiki/Diskrete_Fourier-Transformation Diskreten Fourier-Transformation] für den Fall gleicher Zeitabstände der Eingabewerte und einer Zweierpotenz als Anzahl der Eingabewerte. Die Fourier-Transformation bildet eine Funktion auf ihr Frequenzspektrum ab, was vielfach in der Signalverarbeitung Anwendung findet neben anderen Transformationen wie Laplace-Transformation, Wavelet-Transformation oder Z-Transformation.
;[[FIFO]]: '''F'''irst '''I'''n '''F'''irst '''O'''ut: Eine Organisationsform für einen Zwischenspeicher.
;[[FOC]]: '''F'''ield '''O'''riented '''C'''ontrol, englisch für feldorientierte Regelung (bei Motoren)
;[[FPGA]]: '''F'''ield '''P'''rogrammable '''G'''ate '''A'''rray: Ein programmierbarer Logikbaustein.
;[[FPU]]: '''F'''loating '''P'''oint '''U'''nit: Teil eines Prozessors der Berechnungen mit Gleitkommazahlen unterstützt.
;[[FSM]]: '''F'''inite '''S'''tate '''M'''achine, englisch für Zustandsautomat, eine Schaltung, die einen Ablauf in einem Controller realisiert

== G ==

;GFR: '''G'''eneral '''F'''unction '''R'''egister: s.u.
;GPR: '''G'''eneral '''P'''urpose '''R'''egister: Arbeitsregister eines Prozessors. Bei vielen Architekturen müssen Daten in solche Register geladen werden, um sie bearbeiten zu können. Bei [[AVR]] sind das die Register R0 – R31
;GMI:
;GMII: '''G'''igabit '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein [[MII]] für Gigabit-PHYs
;GPS: '''G'''lobal '''P'''ositioning '''S'''ystem
;GSM: '''G'''lobal '''S'''ystem for '''M'''obile Communications: Das Mobilfunknetz der zweiten Generation (auch 2G genannt). Darüber können Gespräche (circuit switched) und Daten (packet switched, GPRS) übertragen werden.
;GTP: '''G'''igabit '''T'''ransceiver '''P'''ort: Ein high speed port bei FPGAs

== H ==

;HF: Hochfrequenz

;HIL: → Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Hardware_in_the_Loop '''H'''ardware '''i'''n the '''L'''oop].

== I ==

;IIR: '''I'''nfinite '''I'''mpulse '''R'''esponse: Bezeichnet ein bestimmte Sorte von [[Filter]]n, mit unendlicher Sprungantwort.

;ISA: '''I'''nstruction '''S'''et '''A'''rchitecture: Registerstruktur und Befehlssatz eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s bzw. einer Prozessorfamilie.

;[[ISP]]: '''I'''n '''S'''ystem '''P'''rogramming: Der Mikrocontroller wird direkt auf der Zielhardware programmiert.

;ISR: '''I'''nterrupt '''S'''ervice '''R'''outine: Ein Programmstück, das nach Eintreten eines bestimmten Ereignisses ausgeführt wird. Siehe [[Interrupt]].

;IRQ: '''I'''nterrupt '''R'''e'''q'''uest: Ein Ereignis, das einen [[Interrupt]] auslöst. In der Regel wird die Programmausführung unterbrochen und ein spezielles Programmstück, eine ISR, ausgeführt und danach zum ursprünglichen Programmcode zurückgekehrt. Viele IRQs können aktiviert oder deaktiviert werden.

== J ==

;[[JTAG]]: '''J'''oint '''T'''est '''A'''ction '''G'''roup: Eine Funktion für komplexe ICs, um diese im aufgelöteten Zustand zu prüfen bzw. zu programmieren und debuggen (Mikrocontroller).

== K ==

;KDE: Oberfläche bei Linux

== L ==

;LP: '''L'''ow '''P'''ass (filter): Englisch für Tiefpass[[Filter]]

;LSB: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''yte: Das niederwertigste Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''L'''east '''S'''ignificant '''B'''it: niederwertigstes Bit.

== M ==

;MAC: '''M'''edia '''A'''ccess '''C'''ontroller: Bezeichnung für die Logik, die einen Baustein steuert, meist im Zusammenhang mit Ethernet verwendet

;MCB: '''M'''ain '''C'''ontrol '''B'''lock: Eine allgemeine Bezeichnung für die zentrale Steuerlogik in einem System
: '''M'''emory '''C'''ontroller '''B'''lock: Abkürzung für einen Speichercontroller z.B. in einem FPGA

;MCU: '''M'''ain '''C'''ontrol '''U'''nit: Die zentrale Steuerlogik in einem System, auch '''[[CPU]]'''
: '''M'''icro '''C'''ontroller '''U'''nit: allgeine Bezeichnung für einen Prozessor

;MIG: '''M'''emory '''I'''nterface '''G'''enerator: Eine Software, die ein Speicherinterface in [[FPGA]]s konfiguriert

;MII: '''M'''edia '''I'''ndependent '''I'''nterface, ein allgemeines, bausteinunabhängiges Interface, oft in Verbindung mit Ethernet-PHYs

;[[MIPS]]: '''M'''illion '''i'''nstructions '''p'''er '''s'''econd
: '''M'''icroprocessor without '''i'''nterlocked '''p'''ipeline '''s'''tages.

;MMC: '''M'''ulti '''M'''edia '''C'''ard: Eine kleine Speicherkarte

;MSB: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''yte: Das höchstwertige Byte in einem Datenwort mit mehreren Bytes. Je nach Zusammenhang aber auch
: '''M'''ost '''S'''ignificant '''B'''it: höchstwertiges Bit.

;MODBUS: Ein älteres, aber immer noch oft eingesetztes Busprotokoll für serielle Verbindungen

== N ==

;NCO: '''N'''umeric '''C'''ontrolled '''O'''scillator. Ein numerisch/digital arbeitender Schwingkreis - siehe auch [[DDS]].

== O ==

; OCDS: '''O'''n '''C'''hip '''D'''ebug '''S'''upport

== P ==
;[[PAM]]: '''P'''ulse '''A'''mplituden '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf analoge Spannungszustände, z.B. bei Ethernet
;[[PCM]]: '''P'''ulse '''C'''ode '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal, auch ein Datenformat
;[[PDM]]: '''P'''ulse '''D'''ichte '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal
;[[PFC]]: '''P'''ower '''F'''actor '''C'''orrection: Eine Schaltung, die Blindleistung kompensiert
;PHY: Bezeichnung für einen physikalischen Chip, oft im Zusammenhang mit Ethernet verwendet
;[http://de.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop PLL]: '''P'''hase '''L'''ocked '''L'''oop: Eine Schaltung, die einen Ausgangstakt mit definierter Phaselage zu einem Eingangstakt generiert.
;[[PSU]]: '''P'''ower '''S'''upply '''U'''nit: Bezeichnung für die Stromversorgungseinheit
;[[PWM]]: '''P'''ulse '''W'''eiten '''M'''odulation: Umsetzung eines Wertes auf 1-Bit Signal

== Q ==
;[[QAM]]: '''Q'''adratur '''A'''mplituden '''M'''odulation: Modulation eines Analogsignals mit einem Quadratursignal (IQ).

;[[QDR]]: '''Q'''adruple '''D'''ata '''R'''ate: Eine Speicherzugriffstechnik mit 4 Daten je Takt, siehe RAMs.

== R ==

;[[RS232]]: '''R'''ecommended '''S'''tandard 232: Eine Definition zur seriellen Datenübertragung, eng gekoppelt an [[UART]].

;RCD: '''R'''esidual '''C'''urrent protective '''D'''evice, neudeutsch für [http://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerstromschutzschalter Fehlerstromschutzschalter].

;RISC: '''R'''educed '''I'''nstruction '''S'''et '''C'''omputer. Designstrategie für den Befehlssatz von Prozessoren und Microcontrollern, die einfache Befehle bevorzugt.

== S ==

;SAR: '''S'''ynthetic '''A'''perture '''R'''adar: Eine Messwertverarbeitungsmethodik in der Radartechnik, bei der durch reale oder virutelle Positionsvariation eine künstlich vergrösserte "Blende" benutzt werden kann, wodurch sich der Empfangsbereich stark vergrössert.

;SDR: '''S'''oftware '''D'''efined '''R'''adio: Allgemeine Bezeichung für mathematisch per Software erzeugte und modulierte elektromagnetische Wellen in der HF-Technik, speziell der Funkdatenübertragung und Radartechnik.

;SOC: '''S'''ystem '''O'''n '''C'''hip: Bezeichung für die Erzeugung ganzer computerähnlicher Rechnersysteme auf programmierbaren Schaltkreisen wie FPGAs

;SFR: '''S'''pecial '''F'''unction '''R'''egister: Hardware-Register, über die interne und externe Peripherie eines Prozessors/[[Mikrocontroller]]s konfiguriert wird, und über die Daten ausgetauscht werden. IO-Ports werden z.B. auf bestimmte [[Speicher#Register|SFRs]] abgebildet, auf die dann mit speziellen Befehlen zugegriffen werden kann.

== T ==

;TTL: '''T'''ransistor-'''T'''ransistor-'''L'''ogik.

== U ==

;[[UART]]: '''U'''niversal '''A'''synchronus '''R'''eceiver and '''T'''ransmitter: Ein Modul in Mikrocontrollern oder PCs zum seriellen Datenaustausch.

;[[USB]]: '''U'''niversal '''S'''erial '''B'''us : Ein standardisiertes serielles Protokoll, das vorwiegend bei PCs verwendet wird. Bandbreite beträgt bis zu 5Gbit/s.

== V ==

;VCO: '''V'''oltage '''C'''ontrolled '''O'''scillator

== W ==

;[[Watchdog|WDT]]: '''W'''atch '''D'''og '''T'''imer

== X ==

== Y ==

== Z ==

;Z: In der HF-Technik das Formelzeichen für den [[Wellenwiderstand]].

[[Kategorie:Grundlagen| ]]
[[Kategorie:Listen]]

MIDI

2014-05-07T12:47:56Z

195.33.171.8: /* MIDI over USB : 3 GBit/s */

MIDI ('''M'''usical '''I'''nstruments '''D'''igital '''I'''nterface) ist ein Protokoll zum Übertragen von Steuerbefehlen zwischen elektronischen Musikinstrumenten wie Keyboards, Synthesizern, Samplern etc. Die Daten werden [[seriell]] mit 31250 [[Baud]] übertragen, die Empfängerseite ist durch [[Optokoppler]] (z. B. der Typ CNY17/II) galvanisch vom Sender getrennt. Das Protokoll ist dem [[RS-232]] Protokoll sehr ähnlich und kann von gängigen [[UART]]s generiert werden.

== Probleme==
MIDI wurde im Jahre 1982 von der Firma Roland eingeführt und ist aus heutiger Sicht veraltet. Das damals definierte Protokoll wurde für Einzelstimmengeräte erdacht und gestattet lediglich Controllerwerte bis 255, wodurch Lautstärke und Stimmformung nur realtiv grob eingestellt und nicht ohne hörbare Stufen verändert ("gefaded") werden können. Einige Musikgeräte wie virtuell analoge Synthesizer und Keyboards glätten daher die ankommenden Controllerdaten auf 10 oder mehr Bits, um ein flüssigeres Verhalten zu realiseren.

Was die Übertragungsgeschwindigkeit anbetrifft, sind die gut 30 kHz nicht geeignet, um viele Kanäle zu transportieren und mehrere gleichzeitige Ereignisse, wie einen beidhändigen Akkordanschlag angemessen zu beschreiben: Ein MIDI-Ergeinis benötigt mindestens 3 Bytes (bei kombinierten Controllerwerten 6) wodurch 8 Finger auch ohne irgendwelche zusätzlichen Controllerwerte bereits 24 MIDI Bytes erzeugen, was zu einer ungewollten Latenz von 8ms für den letzen Wert gegenüber dem ersten führt. Durch die verschieden langen Nachrichten kommt es daher regelmässig zu unmusikalischem, unvorhersehbaren [[Jitter]]. Komplexere Lautstärkemdulationen mit quasianalogen MIDI-Gebern, wie bei der MIDI-Gitarre und MIDI-Flöte ("breath controller") sind damit sehr stark eingeschränkt.

Um das Problem zu mildern, werden MIDI-Daten mit einem Zeitstempel versehen, der es ermöglicht, dass die Endgeräte die Daten vorladen, sortieren und dennoch gleichzeitig auf Ergenisse reagieren. Damit müssen die Daten aber stark gepuffert werden und die Latenz steigt auf mindestens den Wert der letzten MIDI-Note an. Meist ist sie deutlich grösser, weil sicherheits ein entsprechend grossen Buffer vorgehalten werden muss. Dieses Vorgehen eigenet isch nur für offline Musikproduktionen am PC. Ein Spielen in live Situationen ist damit nicht sinnvoll möglich.

== Erweiterungen ==
Statt des klassischen MIDI-Transports über serielle Verbindungen mittels COM, sind heute höhere Bandbreiten möglich, z.B. durch MIDI over USB und MIDI over Ethernet. Auch MIDI over S/PDIF wurde realisiert. Praktisch hat sich MIDI über die USB-Schnittstelle durchgesetzt, da sie PC-Kompatibilität gerantiert und viele moderne Musikinstrumente über eine USB-Schnittstelle verfügen.

Für geringe Bandbreiten und Live-Spiel wäre MIDI über S/PDIF am Besten, da es die geringste Latenz besitzt. Für grössere Bandbreiten und lange Übertragungswerte wäre MIDI over Ethernet am Besten geeignet, da es die grösste Bandbreite besitzt. In beiden Fällen wird aber die effektive Bandbreite und damit Latenz zum Einzelgerät nicht verbessert, da die Geräte weiterhin intern mit der Standard-MIDI-Schnittstelle arbeiten und die erhöhte Bandbreite nur aussen für die Übertragung mehrerer Kanäle genutzt wird.

=== MIDI over EPP : 50 kB/s ===
Diese Methode wurde von einer Reihe von MIDI-Geräteherstellern in den 90ern benutzt. Es erfolgt eine Bündelung von 8 MIDI-Kanälen bidirektional durch Nutzung des Parallelports des PC-Computers entweder über EPP oder SPP. Theoretisch wären mindestens 50kByte/s ereichbar, praktisch kann die maximale Bandbreite des Ports durch die Beschränkung des MIDI-Protokolls der Geräte mit rund 500kBit/s ausgelastet werden.

=== MIDI over S/PDIF : 3 MBit/s (12 MBit/s) ===
Von verschiedenen Seiten wurden Anfang der Jahrtausendwende Vorschläge unterbreitet, MIDI über die S/PDIF-Schnittstelle zu betreiben. Viele Geräte hatten diese Schnittstelle schon physikalisch integriert, allerdings scheiterte es an der Verfügbarkeit ausreichend schneller Mikrocontroller, um dies in der Breite zu realisieren. Derzeit gibt es einige Speziallösungen einzelner Hersteller, MIDI-Geräte zu bündeln und über S/PDIF bis zu 32 Kanäle gleichzeitg über grössere Entfernungen zu übertragen, was Kabel und Repeater spart, die zusätzliche Latenz brächten. Für die maximal verfügbare Kanalbandbreite von 192kHz x 64 = ~12MHz läge die theoretisch erzielbare MIDI-Bandbreite bei 400.000 events / sec.

=== MIDI over FireWire : 10 MBit/s ===
Von Yamaha und anderen Herstellern wurde 1999 das sogenannte Music-Lan definiert, welches auf fire wire basiert und vergleichsweise hohe Bandbreiten zugelassen hätte, allerdings auch nur dann die Latenz verkürzt, wenn die Geräte wirklich MLAN-fähig sind. Dies war aber nur bei einigen Geräten von Yamaha selbst sowie wenigen Geräten von Drittherstellern der Fall. Für die maximal real verfügbare Ethernet-Kanalbandbreite von ca. 7-8MHz läge die theoretisch erzielbare MIDI-Bandbreite bei rund 250.000 events / sec.

=== MIDI over Ethernet : 100 MBit/s ===
Seit geraumer Zeit gab es Bestrebungen, MIDI über Ethernet zu versenden, meist über ein modifizierte UDP-Protokoll. Vereinzelt wurden in der Vergangenheit auch Lösungen von verschiedenen Seiten vorgestellt. Dies erfordert jedoch Ethernet-Chips und entsprechend schnelle Prozessoren in den Geräten, die viele Fimen oft nicht zu investieren bereit waren. Eine Erweiterung der Spezifikation des MIDI Protokolls, gfs auch mit 1Gbit, ist derzeit durch das MIDI Komitee geplant, welches seit 2005 MIDI 2.0 definiert.

=== MIDI over USB 2/3: 480 MBit / 3 GBit/s ===
Das USB 3.0 Protokoll erlaubt bis zu 5GBit/s. Praktisch sind über längere Distanzen etwa 3GBit sicher übertragbar. Die meisten derzeitigen MIDI-Geräte arbeiten aber noch über eine 1er Schnittstelle und haben bestenfalls USB 2.0implementiert. Dennoch wurde hiermit ein Quantensprung erzeugt, weil erstmalig USB-Masterkeyboards direkt USB-fähigen Klangerzeugern direkt gekoppelt werden konnten und so die Beschränkungen der Bandbreite von 31k überwundern wurde. Für die üblicherweise verfügbare Kanalbandbreite von 480MBit bei USB 2.0 läge die theoretisch erzielbare MIDI-Bandbreite bei >1.Mio events / sec.

== Siehe auch ==
=== Artikel auf Mikrocontroller ===
* [[Midi Rekorder mit MMC/SD-Karte]]

=== Beiträge auf Mikrocontroller ===
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/48542 "Mr. MIDI" Player]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/102924 Schaltplan MIDI Controller]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/34376 Audio Projekt mit Spartan]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/223125 Midi Protokoll]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/240302 USB zu MIDI]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/191137 Effektgerät für Gitarre]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/140347 Midi mit Arduino]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/248226 DIY USB-MIDI interface]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/280923 ZEL MIDI Compiler]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/281154 Drum Computer]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/154781 USB MIDI IF]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/14798 MIDI mit AVR]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/326905 MIDI over WIFI]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/320743 MIDI Platinenselbstbau]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/295657 Eigenbau MIDI Controller]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/323354 MIDI mit BASCOM und AVR]

== externe Links ins Web ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Musical_Instrument_Digital_Interface MIDI in der Wikipedia]
* [http://www.midibox.org MIDI DIY Hardware mit Forum über MIDI mit vielen Projekten]
* [http://michd.me/blog/yearproject-fpga-midi-synth FPGA Midi Project Nexys]
* [http://papilio.gadgetfactory.net/index.php?n=Papilio.MIDIAudioWing steckbarer Midi und Audio Adapter]
* [http://synthesia.sourceforge.net/hardware.html Open Source Audio Hardware]
* [http://www.96khz.org/htm/midiviaspdif.htm 96kHz Audio DSP - high speed MIDI over S/PDIF]
* [http://www.edn.com/electronics-products/other/4312744/FPGA-evaluation-boards-come-with-design-software FPGa Evalboard mit Audio MIDI IO]
* [http://blog.makezine.com/2010/08/11/milkymist-interactive-vj-station/ Audio MIDI DSP Plattform]
* [http://www.indiamart.com/prayog-labs-limited/products.html Triple MIDI IF Adapter]
* [http://www.linux-community.de/Internal/Nachrichten/Video-Jockey-System-mit-offener-Hard-und-Software AV Controller System]
* [https://www.sparkfun.com/products/9595 MIDI shield Adapter]
* [http://www.ucapps.de/ uCApps.de - viele DIY MIDI Projekte]
* [http://truechiptilldeath.com/blog/2009/04/16/fpga-arcade-board/ FPGA Arcade Board]

== Sonstiges ==

[[Kategorie:Audio]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]

MIDI

2014-05-07T12:44:51Z

195.33.171.8: /* MIDI over FireWire : 10 MBit/s */

MIDI ('''M'''usical '''I'''nstruments '''D'''igital '''I'''nterface) ist ein Protokoll zum Übertragen von Steuerbefehlen zwischen elektronischen Musikinstrumenten wie Keyboards, Synthesizern, Samplern etc. Die Daten werden [[seriell]] mit 31250 [[Baud]] übertragen, die Empfängerseite ist durch [[Optokoppler]] (z. B. der Typ CNY17/II) galvanisch vom Sender getrennt. Das Protokoll ist dem [[RS-232]] Protokoll sehr ähnlich und kann von gängigen [[UART]]s generiert werden.

== Probleme==
MIDI wurde im Jahre 1982 von der Firma Roland eingeführt und ist aus heutiger Sicht veraltet. Das damals definierte Protokoll wurde für Einzelstimmengeräte erdacht und gestattet lediglich Controllerwerte bis 255, wodurch Lautstärke und Stimmformung nur realtiv grob eingestellt und nicht ohne hörbare Stufen verändert ("gefaded") werden können. Einige Musikgeräte wie virtuell analoge Synthesizer und Keyboards glätten daher die ankommenden Controllerdaten auf 10 oder mehr Bits, um ein flüssigeres Verhalten zu realiseren.

Was die Übertragungsgeschwindigkeit anbetrifft, sind die gut 30 kHz nicht geeignet, um viele Kanäle zu transportieren und mehrere gleichzeitige Ereignisse, wie einen beidhändigen Akkordanschlag angemessen zu beschreiben: Ein MIDI-Ergeinis benötigt mindestens 3 Bytes (bei kombinierten Controllerwerten 6) wodurch 8 Finger auch ohne irgendwelche zusätzlichen Controllerwerte bereits 24 MIDI Bytes erzeugen, was zu einer ungewollten Latenz von 8ms für den letzen Wert gegenüber dem ersten führt. Durch die verschieden langen Nachrichten kommt es daher regelmässig zu unmusikalischem, unvorhersehbaren [[Jitter]]. Komplexere Lautstärkemdulationen mit quasianalogen MIDI-Gebern, wie bei der MIDI-Gitarre und MIDI-Flöte ("breath controller") sind damit sehr stark eingeschränkt.

Um das Problem zu mildern, werden MIDI-Daten mit einem Zeitstempel versehen, der es ermöglicht, dass die Endgeräte die Daten vorladen, sortieren und dennoch gleichzeitig auf Ergenisse reagieren. Damit müssen die Daten aber stark gepuffert werden und die Latenz steigt auf mindestens den Wert der letzten MIDI-Note an. Meist ist sie deutlich grösser, weil sicherheits ein entsprechend grossen Buffer vorgehalten werden muss. Dieses Vorgehen eigenet isch nur für offline Musikproduktionen am PC. Ein Spielen in live Situationen ist damit nicht sinnvoll möglich.

== Erweiterungen ==
Statt des klassischen MIDI-Transports über serielle Verbindungen mittels COM, sind heute höhere Bandbreiten möglich, z.B. durch MIDI over USB und MIDI over Ethernet. Auch MIDI over S/PDIF wurde realisiert. Praktisch hat sich MIDI über die USB-Schnittstelle durchgesetzt, da sie PC-Kompatibilität gerantiert und viele moderne Musikinstrumente über eine USB-Schnittstelle verfügen.

Für geringe Bandbreiten und Live-Spiel wäre MIDI über S/PDIF am Besten, da es die geringste Latenz besitzt. Für grössere Bandbreiten und lange Übertragungswerte wäre MIDI over Ethernet am Besten geeignet, da es die grösste Bandbreite besitzt. In beiden Fällen wird aber die effektive Bandbreite und damit Latenz zum Einzelgerät nicht verbessert, da die Geräte weiterhin intern mit der Standard-MIDI-Schnittstelle arbeiten und die erhöhte Bandbreite nur aussen für die Übertragung mehrerer Kanäle genutzt wird.

=== MIDI over EPP : 50 kB/s ===
Diese Methode wurde von einer Reihe von MIDI-Geräteherstellern in den 90ern benutzt. Es erfolgt eine Bündelung von 8 MIDI-Kanälen bidirektional durch Nutzung des Parallelports des PC-Computers entweder über EPP oder SPP. Theoretisch wären mindestens 50kByte/s ereichbar, praktisch kann die maximale Bandbreite des Ports durch die Beschränkung des MIDI-Protokolls der Geräte mit rund 500kBit/s ausgelastet werden.

=== MIDI over S/PDIF : 3 MBit/s (12 MBit/s) ===
Von verschiedenen Seiten wurden Anfang der Jahrtausendwende Vorschläge unterbreitet, MIDI über die S/PDIF-Schnittstelle zu betreiben. Viele Geräte hatten diese Schnittstelle schon physikalisch integriert, allerdings scheiterte es an der Verfügbarkeit ausreichend schneller Mikrocontroller, um dies in der Breite zu realisieren. Derzeit gibt es einige Speziallösungen einzelner Hersteller, MIDI-Geräte zu bündeln und über S/PDIF bis zu 32 Kanäle gleichzeitg über grössere Entfernungen zu übertragen, was Kabel und Repeater spart, die zusätzliche Latenz brächten. Für die maximal verfügbare Kanalbandbreite von 192kHz x 64 = ~12MHz läge die theoretisch erzielbare MIDI-Bandbreite bei 400.000 events / sec.

=== MIDI over FireWire : 10 MBit/s ===
Von Yamaha und anderen Herstellern wurde 1999 das sogenannte Music-Lan definiert, welches auf fire wire basiert und vergleichsweise hohe Bandbreiten zugelassen hätte, allerdings auch nur dann die Latenz verkürzt, wenn die Geräte wirklich MLAN-fähig sind. Dies war aber nur bei einigen Geräten von Yamaha selbst sowie wenigen Geräten von Drittherstellern der Fall. Für die maximal real verfügbare Ethernet-Kanalbandbreite von ca. 7-8MHz läge die theoretisch erzielbare MIDI-Bandbreite bei rund 250.000 events / sec.

=== MIDI over Ethernet : 100 MBit/s ===
Seit geraumer Zeit gab es Bestrebungen, MIDI über Ethernet zu versenden, meist über ein modifizierte UDP-Protokoll. Vereinzelt wurden in der Vergangenheit auch Lösungen von verschiedenen Seiten vorgestellt. Dies erfordert jedoch Ethernet-Chips und entsprechend schnelle Prozessoren in den Geräten, die viele Fimen oft nicht zu investieren bereit waren. Eine Erweiterung der Spezifikation des MIDI Protokolls, gfs auch mit 1Gbit, ist derzeit durch das MIDI Komitee geplant, welches seit 2005 MIDI 2.0 definiert.

=== MIDI over USB : 3 GBit/s ===
Das USB 3.0 Protokoll erlaubt bis zu 5GBit/s. Praktisch sind über längere Distanzen etwa 3GBit sicher übertragbar. Die meisten derzeitigen MIDI-Geräte arbeiten aber noch über eine 1er Schnittstelle und haben bestenfalls USB 2.0implementiert. Dennoch wurde hiermit ein Quantensprung erzeugt, weil erstmalig USB-Masterkeyboards direkt USB-fähigen Klangerzeugern direkt gekoppelt werden konnten und so die Beschränkungen der Bandbreite von 31k überwundern wurde.

== Siehe auch ==
=== Artikel auf Mikrocontroller ===
* [[Midi Rekorder mit MMC/SD-Karte]]

=== Beiträge auf Mikrocontroller ===
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/48542 "Mr. MIDI" Player]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/102924 Schaltplan MIDI Controller]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/34376 Audio Projekt mit Spartan]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/223125 Midi Protokoll]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/240302 USB zu MIDI]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/191137 Effektgerät für Gitarre]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/140347 Midi mit Arduino]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/248226 DIY USB-MIDI interface]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/280923 ZEL MIDI Compiler]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/281154 Drum Computer]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/154781 USB MIDI IF]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/14798 MIDI mit AVR]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/326905 MIDI over WIFI]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/320743 MIDI Platinenselbstbau]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/295657 Eigenbau MIDI Controller]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/323354 MIDI mit BASCOM und AVR]

== externe Links ins Web ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Musical_Instrument_Digital_Interface MIDI in der Wikipedia]
* [http://www.midibox.org MIDI DIY Hardware mit Forum über MIDI mit vielen Projekten]
* [http://michd.me/blog/yearproject-fpga-midi-synth FPGA Midi Project Nexys]
* [http://papilio.gadgetfactory.net/index.php?n=Papilio.MIDIAudioWing steckbarer Midi und Audio Adapter]
* [http://synthesia.sourceforge.net/hardware.html Open Source Audio Hardware]
* [http://www.96khz.org/htm/midiviaspdif.htm 96kHz Audio DSP - high speed MIDI over S/PDIF]
* [http://www.edn.com/electronics-products/other/4312744/FPGA-evaluation-boards-come-with-design-software FPGa Evalboard mit Audio MIDI IO]
* [http://blog.makezine.com/2010/08/11/milkymist-interactive-vj-station/ Audio MIDI DSP Plattform]
* [http://www.indiamart.com/prayog-labs-limited/products.html Triple MIDI IF Adapter]
* [http://www.linux-community.de/Internal/Nachrichten/Video-Jockey-System-mit-offener-Hard-und-Software AV Controller System]
* [https://www.sparkfun.com/products/9595 MIDI shield Adapter]
* [http://www.ucapps.de/ uCApps.de - viele DIY MIDI Projekte]
* [http://truechiptilldeath.com/blog/2009/04/16/fpga-arcade-board/ FPGA Arcade Board]

== Sonstiges ==

[[Kategorie:Audio]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]

MIDI

2014-05-07T12:42:36Z

195.33.171.8: /* MIDI over S/PDIF : 3 MBit/s */

MIDI ('''M'''usical '''I'''nstruments '''D'''igital '''I'''nterface) ist ein Protokoll zum Übertragen von Steuerbefehlen zwischen elektronischen Musikinstrumenten wie Keyboards, Synthesizern, Samplern etc. Die Daten werden [[seriell]] mit 31250 [[Baud]] übertragen, die Empfängerseite ist durch [[Optokoppler]] (z. B. der Typ CNY17/II) galvanisch vom Sender getrennt. Das Protokoll ist dem [[RS-232]] Protokoll sehr ähnlich und kann von gängigen [[UART]]s generiert werden.

== Probleme==
MIDI wurde im Jahre 1982 von der Firma Roland eingeführt und ist aus heutiger Sicht veraltet. Das damals definierte Protokoll wurde für Einzelstimmengeräte erdacht und gestattet lediglich Controllerwerte bis 255, wodurch Lautstärke und Stimmformung nur realtiv grob eingestellt und nicht ohne hörbare Stufen verändert ("gefaded") werden können. Einige Musikgeräte wie virtuell analoge Synthesizer und Keyboards glätten daher die ankommenden Controllerdaten auf 10 oder mehr Bits, um ein flüssigeres Verhalten zu realiseren.

Was die Übertragungsgeschwindigkeit anbetrifft, sind die gut 30 kHz nicht geeignet, um viele Kanäle zu transportieren und mehrere gleichzeitige Ereignisse, wie einen beidhändigen Akkordanschlag angemessen zu beschreiben: Ein MIDI-Ergeinis benötigt mindestens 3 Bytes (bei kombinierten Controllerwerten 6) wodurch 8 Finger auch ohne irgendwelche zusätzlichen Controllerwerte bereits 24 MIDI Bytes erzeugen, was zu einer ungewollten Latenz von 8ms für den letzen Wert gegenüber dem ersten führt. Durch die verschieden langen Nachrichten kommt es daher regelmässig zu unmusikalischem, unvorhersehbaren [[Jitter]]. Komplexere Lautstärkemdulationen mit quasianalogen MIDI-Gebern, wie bei der MIDI-Gitarre und MIDI-Flöte ("breath controller") sind damit sehr stark eingeschränkt.

Um das Problem zu mildern, werden MIDI-Daten mit einem Zeitstempel versehen, der es ermöglicht, dass die Endgeräte die Daten vorladen, sortieren und dennoch gleichzeitig auf Ergenisse reagieren. Damit müssen die Daten aber stark gepuffert werden und die Latenz steigt auf mindestens den Wert der letzten MIDI-Note an. Meist ist sie deutlich grösser, weil sicherheits ein entsprechend grossen Buffer vorgehalten werden muss. Dieses Vorgehen eigenet isch nur für offline Musikproduktionen am PC. Ein Spielen in live Situationen ist damit nicht sinnvoll möglich.

== Erweiterungen ==
Statt des klassischen MIDI-Transports über serielle Verbindungen mittels COM, sind heute höhere Bandbreiten möglich, z.B. durch MIDI over USB und MIDI over Ethernet. Auch MIDI over S/PDIF wurde realisiert. Praktisch hat sich MIDI über die USB-Schnittstelle durchgesetzt, da sie PC-Kompatibilität gerantiert und viele moderne Musikinstrumente über eine USB-Schnittstelle verfügen.

Für geringe Bandbreiten und Live-Spiel wäre MIDI über S/PDIF am Besten, da es die geringste Latenz besitzt. Für grössere Bandbreiten und lange Übertragungswerte wäre MIDI over Ethernet am Besten geeignet, da es die grösste Bandbreite besitzt. In beiden Fällen wird aber die effektive Bandbreite und damit Latenz zum Einzelgerät nicht verbessert, da die Geräte weiterhin intern mit der Standard-MIDI-Schnittstelle arbeiten und die erhöhte Bandbreite nur aussen für die Übertragung mehrerer Kanäle genutzt wird.

=== MIDI over EPP : 50 kB/s ===
Diese Methode wurde von einer Reihe von MIDI-Geräteherstellern in den 90ern benutzt. Es erfolgt eine Bündelung von 8 MIDI-Kanälen bidirektional durch Nutzung des Parallelports des PC-Computers entweder über EPP oder SPP. Theoretisch wären mindestens 50kByte/s ereichbar, praktisch kann die maximale Bandbreite des Ports durch die Beschränkung des MIDI-Protokolls der Geräte mit rund 500kBit/s ausgelastet werden.

=== MIDI over S/PDIF : 3 MBit/s (12 MBit/s) ===
Von verschiedenen Seiten wurden Anfang der Jahrtausendwende Vorschläge unterbreitet, MIDI über die S/PDIF-Schnittstelle zu betreiben. Viele Geräte hatten diese Schnittstelle schon physikalisch integriert, allerdings scheiterte es an der Verfügbarkeit ausreichend schneller Mikrocontroller, um dies in der Breite zu realisieren. Derzeit gibt es einige Speziallösungen einzelner Hersteller, MIDI-Geräte zu bündeln und über S/PDIF bis zu 32 Kanäle gleichzeitg über grössere Entfernungen zu übertragen, was Kabel und Repeater spart, die zusätzliche Latenz brächten. Für die maximal verfügbare Kanalbandbreite von 192kHz x 64 = ~12MHz läge die theoretisch erzielbare MIDI-Bandbreite bei 400.000 events / sec.

=== MIDI over FireWire : 10 MBit/s ===
Von Yamaha und anderen Herstellern wurde 1999 das sogenannte Music-Lan definiert, welches vergleichsweise hohe Bandbreiten zugelassen hätte, allerdings auch nur dann die Latenz verkürzt, wenn die Geräte MLAN-fähig sind. Dies war aber nur bei einigen Geräten von Yamaha selbst sowie wenigen Geräten von Drittherstellern der Fall.

=== MIDI over Ethernet : 100 MBit/s ===
Seit geraumer Zeit gab es Bestrebungen, MIDI über Ethernet zu versenden, meist über ein modifizierte UDP-Protokoll. Vereinzelt wurden in der Vergangenheit auch Lösungen von verschiedenen Seiten vorgestellt. Dies erfordert jedoch Ethernet-Chips und entsprechend schnelle Prozessoren in den Geräten, die viele Fimen oft nicht zu investieren bereit waren. Eine Erweiterung der Spezifikation des MIDI Protokolls, gfs auch mit 1Gbit, ist derzeit durch das MIDI Komitee geplant, welches seit 2005 MIDI 2.0 definiert.

=== MIDI over USB : 3 GBit/s ===
Das USB 3.0 Protokoll erlaubt bis zu 5GBit/s. Praktisch sind über längere Distanzen etwa 3GBit sicher übertragbar. Die meisten derzeitigen MIDI-Geräte arbeiten aber noch über eine 1er Schnittstelle und haben bestenfalls USB 2.0implementiert. Dennoch wurde hiermit ein Quantensprung erzeugt, weil erstmalig USB-Masterkeyboards direkt USB-fähigen Klangerzeugern direkt gekoppelt werden konnten und so die Beschränkungen der Bandbreite von 31k überwundern wurde.

== Siehe auch ==
=== Artikel auf Mikrocontroller ===
* [[Midi Rekorder mit MMC/SD-Karte]]

=== Beiträge auf Mikrocontroller ===
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/48542 "Mr. MIDI" Player]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/102924 Schaltplan MIDI Controller]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/34376 Audio Projekt mit Spartan]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/223125 Midi Protokoll]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/240302 USB zu MIDI]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/191137 Effektgerät für Gitarre]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/140347 Midi mit Arduino]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/248226 DIY USB-MIDI interface]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/280923 ZEL MIDI Compiler]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/281154 Drum Computer]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/154781 USB MIDI IF]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/14798 MIDI mit AVR]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/326905 MIDI over WIFI]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/320743 MIDI Platinenselbstbau]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/295657 Eigenbau MIDI Controller]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/323354 MIDI mit BASCOM und AVR]

== externe Links ins Web ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Musical_Instrument_Digital_Interface MIDI in der Wikipedia]
* [http://www.midibox.org MIDI DIY Hardware mit Forum über MIDI mit vielen Projekten]
* [http://michd.me/blog/yearproject-fpga-midi-synth FPGA Midi Project Nexys]
* [http://papilio.gadgetfactory.net/index.php?n=Papilio.MIDIAudioWing steckbarer Midi und Audio Adapter]
* [http://synthesia.sourceforge.net/hardware.html Open Source Audio Hardware]
* [http://www.96khz.org/htm/midiviaspdif.htm 96kHz Audio DSP - high speed MIDI over S/PDIF]
* [http://www.edn.com/electronics-products/other/4312744/FPGA-evaluation-boards-come-with-design-software FPGa Evalboard mit Audio MIDI IO]
* [http://blog.makezine.com/2010/08/11/milkymist-interactive-vj-station/ Audio MIDI DSP Plattform]
* [http://www.indiamart.com/prayog-labs-limited/products.html Triple MIDI IF Adapter]
* [http://www.linux-community.de/Internal/Nachrichten/Video-Jockey-System-mit-offener-Hard-und-Software AV Controller System]
* [https://www.sparkfun.com/products/9595 MIDI shield Adapter]
* [http://www.ucapps.de/ uCApps.de - viele DIY MIDI Projekte]
* [http://truechiptilldeath.com/blog/2009/04/16/fpga-arcade-board/ FPGA Arcade Board]

== Sonstiges ==

[[Kategorie:Audio]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]

MIDI

2014-05-07T12:37:54Z

195.33.171.8: /* Probleme */ 1 event = 3 Bytes, = 30 Bits -> 1ms @ 30kHz -> 8 events = 8 ms

MIDI ('''M'''usical '''I'''nstruments '''D'''igital '''I'''nterface) ist ein Protokoll zum Übertragen von Steuerbefehlen zwischen elektronischen Musikinstrumenten wie Keyboards, Synthesizern, Samplern etc. Die Daten werden [[seriell]] mit 31250 [[Baud]] übertragen, die Empfängerseite ist durch [[Optokoppler]] (z. B. der Typ CNY17/II) galvanisch vom Sender getrennt. Das Protokoll ist dem [[RS-232]] Protokoll sehr ähnlich und kann von gängigen [[UART]]s generiert werden.

== Probleme==
MIDI wurde im Jahre 1982 von der Firma Roland eingeführt und ist aus heutiger Sicht veraltet. Das damals definierte Protokoll wurde für Einzelstimmengeräte erdacht und gestattet lediglich Controllerwerte bis 255, wodurch Lautstärke und Stimmformung nur realtiv grob eingestellt und nicht ohne hörbare Stufen verändert ("gefaded") werden können. Einige Musikgeräte wie virtuell analoge Synthesizer und Keyboards glätten daher die ankommenden Controllerdaten auf 10 oder mehr Bits, um ein flüssigeres Verhalten zu realiseren.

Was die Übertragungsgeschwindigkeit anbetrifft, sind die gut 30 kHz nicht geeignet, um viele Kanäle zu transportieren und mehrere gleichzeitige Ereignisse, wie einen beidhändigen Akkordanschlag angemessen zu beschreiben: Ein MIDI-Ergeinis benötigt mindestens 3 Bytes (bei kombinierten Controllerwerten 6) wodurch 8 Finger auch ohne irgendwelche zusätzlichen Controllerwerte bereits 24 MIDI Bytes erzeugen, was zu einer ungewollten Latenz von 8ms für den letzen Wert gegenüber dem ersten führt. Durch die verschieden langen Nachrichten kommt es daher regelmässig zu unmusikalischem, unvorhersehbaren [[Jitter]]. Komplexere Lautstärkemdulationen mit quasianalogen MIDI-Gebern, wie bei der MIDI-Gitarre und MIDI-Flöte ("breath controller") sind damit sehr stark eingeschränkt.

Um das Problem zu mildern, werden MIDI-Daten mit einem Zeitstempel versehen, der es ermöglicht, dass die Endgeräte die Daten vorladen, sortieren und dennoch gleichzeitig auf Ergenisse reagieren. Damit müssen die Daten aber stark gepuffert werden und die Latenz steigt auf mindestens den Wert der letzten MIDI-Note an. Meist ist sie deutlich grösser, weil sicherheits ein entsprechend grossen Buffer vorgehalten werden muss. Dieses Vorgehen eigenet isch nur für offline Musikproduktionen am PC. Ein Spielen in live Situationen ist damit nicht sinnvoll möglich.

== Erweiterungen ==
Statt des klassischen MIDI-Transports über serielle Verbindungen mittels COM, sind heute höhere Bandbreiten möglich, z.B. durch MIDI over USB und MIDI over Ethernet. Auch MIDI over S/PDIF wurde realisiert. Praktisch hat sich MIDI über die USB-Schnittstelle durchgesetzt, da sie PC-Kompatibilität gerantiert und viele moderne Musikinstrumente über eine USB-Schnittstelle verfügen.

Für geringe Bandbreiten und Live-Spiel wäre MIDI über S/PDIF am Besten, da es die geringste Latenz besitzt. Für grössere Bandbreiten und lange Übertragungswerte wäre MIDI over Ethernet am Besten geeignet, da es die grösste Bandbreite besitzt. In beiden Fällen wird aber die effektive Bandbreite und damit Latenz zum Einzelgerät nicht verbessert, da die Geräte weiterhin intern mit der Standard-MIDI-Schnittstelle arbeiten und die erhöhte Bandbreite nur aussen für die Übertragung mehrerer Kanäle genutzt wird.

=== MIDI over EPP : 50 kB/s ===
Diese Methode wurde von einer Reihe von MIDI-Geräteherstellern in den 90ern benutzt. Es erfolgt eine Bündelung von 8 MIDI-Kanälen bidirektional durch Nutzung des Parallelports des PC-Computers entweder über EPP oder SPP. Theoretisch wären mindestens 50kByte/s ereichbar, praktisch kann die maximale Bandbreite des Ports durch die Beschränkung des MIDI-Protokolls der Geräte mit rund 500kBit/s ausgelastet werden.

=== MIDI over S/PDIF : 3 MBit/s ===
Von verschiedenen Seiten wurden Anfang der Jahrtausendwende Vorschläge unterbreitet, MIDI über die S/PDIF-Schnittstelle zu betreiben. Viele Geräte hatten diese Schnittstelle schon physikalisch integriert, allerdings scheiterte es an der Verfügbarkeit ausreichend schneller Mikrocontroller, um dies in der Breite zu realisieren. Derzeit gibt es einige Speziallösungen einzelner Hersteller, MIDI-Geräte zu bündeln und über S/PDIF bis zu 32 Kanäle gleichzeitg über grössere Entfernungen zu übertragen, was Kabel und Repeater spart, die zusätzliche Latenz brächten.

=== MIDI over FireWire : 10 MBit/s ===
Von Yamaha und anderen Herstellern wurde 1999 das sogenannte Music-Lan definiert, welches vergleichsweise hohe Bandbreiten zugelassen hätte, allerdings auch nur dann die Latenz verkürzt, wenn die Geräte MLAN-fähig sind. Dies war aber nur bei einigen Geräten von Yamaha selbst sowie wenigen Geräten von Drittherstellern der Fall.

=== MIDI over Ethernet : 100 MBit/s ===
Seit geraumer Zeit gab es Bestrebungen, MIDI über Ethernet zu versenden, meist über ein modifizierte UDP-Protokoll. Vereinzelt wurden in der Vergangenheit auch Lösungen von verschiedenen Seiten vorgestellt. Dies erfordert jedoch Ethernet-Chips und entsprechend schnelle Prozessoren in den Geräten, die viele Fimen oft nicht zu investieren bereit waren. Eine Erweiterung der Spezifikation des MIDI Protokolls, gfs auch mit 1Gbit, ist derzeit durch das MIDI Komitee geplant, welches seit 2005 MIDI 2.0 definiert.

=== MIDI over USB : 3 GBit/s ===
Das USB 3.0 Protokoll erlaubt bis zu 5GBit/s. Praktisch sind über längere Distanzen etwa 3GBit sicher übertragbar. Die meisten derzeitigen MIDI-Geräte arbeiten aber noch über eine 1er Schnittstelle und haben bestenfalls USB 2.0implementiert. Dennoch wurde hiermit ein Quantensprung erzeugt, weil erstmalig USB-Masterkeyboards direkt USB-fähigen Klangerzeugern direkt gekoppelt werden konnten und so die Beschränkungen der Bandbreite von 31k überwundern wurde.

== Siehe auch ==
=== Artikel auf Mikrocontroller ===
* [[Midi Rekorder mit MMC/SD-Karte]]

=== Beiträge auf Mikrocontroller ===
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/48542 "Mr. MIDI" Player]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/102924 Schaltplan MIDI Controller]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/34376 Audio Projekt mit Spartan]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/223125 Midi Protokoll]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/240302 USB zu MIDI]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/191137 Effektgerät für Gitarre]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/140347 Midi mit Arduino]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/248226 DIY USB-MIDI interface]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/280923 ZEL MIDI Compiler]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/281154 Drum Computer]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/154781 USB MIDI IF]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/14798 MIDI mit AVR]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/326905 MIDI over WIFI]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/320743 MIDI Platinenselbstbau]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/295657 Eigenbau MIDI Controller]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/323354 MIDI mit BASCOM und AVR]

== externe Links ins Web ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Musical_Instrument_Digital_Interface MIDI in der Wikipedia]
* [http://www.midibox.org MIDI DIY Hardware mit Forum über MIDI mit vielen Projekten]
* [http://michd.me/blog/yearproject-fpga-midi-synth FPGA Midi Project Nexys]
* [http://papilio.gadgetfactory.net/index.php?n=Papilio.MIDIAudioWing steckbarer Midi und Audio Adapter]
* [http://synthesia.sourceforge.net/hardware.html Open Source Audio Hardware]
* [http://www.96khz.org/htm/midiviaspdif.htm 96kHz Audio DSP - high speed MIDI over S/PDIF]
* [http://www.edn.com/electronics-products/other/4312744/FPGA-evaluation-boards-come-with-design-software FPGa Evalboard mit Audio MIDI IO]
* [http://blog.makezine.com/2010/08/11/milkymist-interactive-vj-station/ Audio MIDI DSP Plattform]
* [http://www.indiamart.com/prayog-labs-limited/products.html Triple MIDI IF Adapter]
* [http://www.linux-community.de/Internal/Nachrichten/Video-Jockey-System-mit-offener-Hard-und-Software AV Controller System]
* [https://www.sparkfun.com/products/9595 MIDI shield Adapter]
* [http://www.ucapps.de/ uCApps.de - viele DIY MIDI Projekte]
* [http://truechiptilldeath.com/blog/2009/04/16/fpga-arcade-board/ FPGA Arcade Board]

== Sonstiges ==

[[Kategorie:Audio]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]