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Störungen durch Takt innerhalb einer Digitalschaltung
Gast
#5210744
Hallo zusammen, wie verhindert man, dass sich die Leiterbahnen auf der Platine einer Digitalschaltung gegenseitig kapazitiv und induktiv beeinträchtigen (vom Standpunkt der EMV), wenn die Schaltung beispielsweise im GHz-Bereich getaktet wird? Bin absoluter Neuling und bedanke mich schon mal im Voraus. Paul Paul schrieb: > wenn die Schaltung beispielsweise im GHz-Bereich getaktet wird? Man verwendet differentielle Takte mit geringem Pegel. Man schaut zu, dass der Takt keinen Grund findet, die Leitung zu verlassen (Impedanzkontrolle).
Gast
#5210763
Lothar M. schrieb: > Man verwendet differentielle Takte mit geringem Pegel. Hallo Lothar. Die Takte stellen also Gegentaktsignale dar? Gruß Paul Paul schrieb: > Die Takte stellen also Gegentaktsignale dar? Auf was beziehst du dich da? Natürlich muss ein Takt (egal ob differentiell oder unipolar) ein "Gegektaktsignal" sein, denn sonst würde ja die gesamte Schaltung incl. GND im selben Rhythmus "zappeln" und ein Takteingang bezogen auf seine Masse kein Signal sehen. Weshalb stellst du denn die Frage? Was ist das eigentliche Problem?
Gast
#5210785
Lothar M. schrieb: > Weshalb stellst du denn die Frage? Was ist das eigentliche Problem? Ich möchte gerne wissen, wie man die EMV innerhalb einer digitalen Schaltung unter Kontrolle bekommt. Ein Taktsignal im GHz-Bereich müsste doch auf andere Leiterbahnen einkoppeln und diese stören. Gruß Paul Paul schrieb: > Ein Taktsignal im GHz-Bereich müsste doch auf andere Leiterbahnen > einkoppeln und diese stören. Tut es aber eben nicht, wenn es 1. richtig verlegt und 2. differentiell ist. Was "richtig" ist, das hängt vom speziellen Anwendungsfall ab.
Gast
#5210799
Lothar M. schrieb: > Tut es aber eben nicht, wenn es 1. richtig verlegt und 2. differentiell > ist. Was "richtig" ist, das hängt vom speziellen Anwendungsfall ab. Danke. Was genau bedeutet dieses "differentiell"? Gruß Paul
Gast
#5210826
Lothar M. schrieb: > Tut es aber eben nicht, wenn es 1. richtig verlegt und 2. differentiell > ist. Was "richtig" ist, das hängt vom speziellen Anwendungsfall ab. Gibt es genau zu diesem Thema Literatur? Kannst Du mir etwas empfehlen? Ich weiß irgendwie nicht, wo ich anfangen soll. Gruß Paul
Gast
#5210829
Paul schrieb: > Was genau bedeutet dieses "differentiell"? Es sind einfach zwei Takte, die zueinander exakt invertiert sind. Die werden auf der Leiterplatte schön parallel geroutet, entsprechend der gewünschten Impedanz mit bestimmter Breite, bestimmten Abstand zueinander und zu GND. Im Idealfall heben sich die von einer Leitung abgestrahlten Störungen durch die gegenläufige zweite Leitung auf. Außerdem sind diese differentiellen Leitungen auch viel weniger empfindlich auf Störungen von außen. Diese Technik wird nicht nur bei schnellen Digitalsignalen angewandt, auch langsame Datenübertragung (RS485), CAN oder sogar Mikrofonsignale werden so geführt.
Gast
#5210833
Paul schrieb: > Gibt es genau zu diesem Thema Literatur? Jede Menge. Auch unter dem Begriff "symmetrische Signalübertragung". Ein Anfang wäre: https://de.wikipedia.org/wiki/Symmetrische_Signal%C3%BCbertragung Paul schrieb: > wenn die Schaltung beispielsweise im GHz-Bereich > getaktet wird? > Bin absoluter Neuling und bedanke mich schon mal im Voraus. Ich würd mal sagen, dann sind GHz nichts für Dich. Was soll denn das werden, daß Du GHz brauchst? Selbst hochkomplexe PC-Motherboards haben außerhalb der CPU nur Busse bis max 800MHz. Und da strickt sich auch niemand mehr was selber, sondern nimmt die Vorlagen aus den Applikationsschriften der Hersteller. Peter D. schrieb: > Ich würd mal sagen, dann sind GHz nichts für Dich. > Was soll denn das werden, daß Du GHz brauchst? Paul interessiert sich doch nur für die Schaltungstechnik und hat nicht gesagt, dass er eine konkrete Schaltung aufbauen möchte. > Selbst hochkomplexe PC-Motherboards haben außerhalb der CPU nur Busse > bis max 800MHz. Aktuelle PC-Motherboards basieren in ganz erheblichem Umfang auf PCI Express, d.h. Signalen mit Symbolraten von 2,5 Gbd bis 8 Gbd, also einem Frequenzspektrum bis ca. 15 GHz bzw. 50 GHz. Derzeit wird PCI Express 4.0 mit 16 Gbd eingeführt und 5.0 mit 32 Gbd steht in den Startlöchern. USB/SATA/SAS liegen bei ähnlichen Symbolraten.
Gast
#5211560
Paul schrieb: > wie verhindert man, dass sich die Leiterbahnen auf der Platine einer > Digitalschaltung gegenseitig kapazitiv und induktiv beeinträchtigen (vom > Standpunkt der EMV), wenn die Schaltung beispielsweise im GHz-Bereich > getaktet wird? auf dem Board ist selten ein GHz Takt, das sind vielleicht 125 MHz die im Prozessor hochgeneriert werden (PLL). Man kann Leitungen so führen das die Abstrahlung minimiert wird, bei Kabels wäre das twisted pair . Fürs PCB schau mal nach impedanzgeführte leitungen Beitrag "Layout differenzieller Signale" Dann gibt es auch auf dem PCB Möglichkeiten der Schirmung, beispielsweise ne Masse-plane drüber und drunter oder ein Gatter aus vias. https://en.wikipedia.org/wiki/Via_fence Oder einfach mal google nach "High speed clock layout", das findet: http://www.ti.com/lit/an/scaa082a/scaa082a.pdf https://www.altera.com/en_US/pdfs/literature/hb/stx2/stx2_sii52012.pdf Ein deutscher Begriff zu diesem Thema wäre "Streifenleitung" -> https://de.wikipedia.org/wiki/Streifenleitung wobei das im urspünglichen Sinne wenig mit der Taktversorgung gemein hat. Andreas S. schrieb: > Paul interessiert sich doch nur für die Schaltungstechnik und hat nicht > gesagt, dass er eine konkrete Schaltung aufbauen möchte. Ich würde trotzdem erstmal versuchen, die Probleme zu verstehen, die bei 1MHz auftauchen, ehe ich mich den GHz zuwende. Man baut ja auch keine Concorde, wenn man nicht mal weiß, wie ein Segelflugzeug funktioniert. Hier mal ne alte App-Note zu MHz-Problemen: https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/91
Gast
#5211804
Moin, vielen Dank an Euch für die reichhaltigen Informationen. Ist ja ein riesiges Gebiet... Ist die Signalübertragung in den Patch-Kabeln für Ethernet auch differentiell? Gruß Paul Paul schrieb: > Ist die Signalübertragung in den Patch-Kabeln für Ethernet auch > differentiell? Ja. Peter D. schrieb: > Man baut ja auch keine Concorde, wenn man nicht mal weiß, wie ein > Segelflugzeug funktioniert. Es geht ja nicht nur um den Bau solcher Schaltungen, sondern um das Nachvollziehen. Ich kann mich z.B. auch nicht daran erinnern, dass ich vor dem Betreten der Concorde und TU-144 in Sinsheim einen Kenntnisnachweis über Segelflugzeuge oder andere Fluggeräte erbringen musste. Insbesondere schaue ich mir auch sehr genau technische Konstruktionen aus Fachgebieten an, die gerade nichts mit meiner alltäglichen Arbeit zu tun haben. Interessanterweise stellt sich aber nach beliebig kurzer oder langer Zeit heraus, dass die dabei gewonnenen, durchaus oberflächlichen Kenntnisse hochgradig nützlich sein können. Ich bin nämlich durchaus entsetzt darüber, mit welchen Scheuklappen sehr viele Entwickler und auch Entscheider meiner Kunden durch die Gegend laufen und keinen Blick über den Tellerrand ihres Arbeitsgebiets hinaus werfen.
Gast
#5211980
Andreas S. schrieb: > Es geht ja nicht nur um den Bau solcher Schaltungen, sondern um das > Nachvollziehen. Hallo Andreas. Gibt es Fachleute (auch beruflich), die im Bereich Digitaltechnik, bis hinunter auf die Gatter- bzw. Transistorebene alles verstehen? Oder wissen selbst die Experten nur wie der Mikrocontroller im Allgemeinen diesen oder jenen Befehl prinzipiell umsetzt, welche Gatter dafür aber explizit schalten, wissen sie auch nicht genau? Gruß Paul Andreas S. schrieb: > Es geht ja nicht nur um den Bau solcher Schaltungen, sondern um das > Nachvollziehen. Was mir persönlich schwer fallen würde, wenn ich keinerlei praktischen Bezug hätte, sondern es nur rein theoretisch abhandeln müßte. Z.B. auf einer Steuerplatine mit AVR brauche ich mich nicht um GHz zu kümmern, diese Probleme gibt es dort nicht. Es gibt kein generelles Entstörkonzept, was man einfach über jede Platine drüberstülpen kann. Jedes Projekt hat seine spezifischen Anforderungen. Daher weigere ich mich, z.B. das Wort "differentiell" in den Raum zu werfen. Es kann zutreffen oder auch nicht.
Gast
#5212022
Hackt nicht auf den GHz rum. Der TO ist nach eigenem Bekunden 'absoluter Neuling' und die Gigahertze begegnen ihm ja in jedem PC-Prospekt. So ähnlich kam die Frage zu Stande und es spricht schon mal für ihn, dass er da Probleme sieht. Dass die auch schon bei 1MHz da sein können, hat man ihm gesagt. Und ein Board, das mal einen 125MHz-Takt benötigt, liefert schon mal Störer im GHz-Bereich - zumindest sehe ich das auch bei der EMV-Prüfung.
Gast
#5212042
HildeK schrieb: > Hackt nicht auf den GHz rum. > Der TO ist nach eigenem Bekunden 'absoluter Neuling' und die Gigahertze > begegnen ihm ja in jedem PC-Prospekt. So ähnlich kam die Frage zu Stande > und es spricht schon mal für ihn, dass er da Probleme sieht. > Dass die auch schon bei 1MHz da sein können, hat man ihm gesagt. Und ein > Board, das mal einen 125MHz-Takt benötigt, liefert schon mal Störer im > GHz-Bereich - zumindest sehe ich das auch bei der EMV-Prüfung. Danke HildeK, genau so ist es. In der Werbung hört man meistens von mit 2 bis 3 GHz getakteten Prozessoren. Auch deshalb meine Frage. Gruß Paul Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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