Praxis Bild 19: Zwei
Praxis Bild 19: Zwei ADCs auf einer Platine das den digitalen Teil des einen Kreislaufs oberhalb der ICs neben den analogen Abschnitt unterhalb der ICs platzieren; die Anordnung würde für den anderen Kreislauf gespiegelt. Das Ergebnis wäre Chaos: ein Durcheinander von Analog- und Digitalsignalen auf jede erdenkliche Art. Selbst wenn dies praktisch gemacht werden könnte, so löst es das Problem von drei oder mehr gemischten Chips nicht. Glücklicherweise kann man dieselben Grundprinzipien wie für einen einzelnen gemischten IC anwenden. Man stelle sich vor, dass die Schnitte zunächst gemäß der Phantasie des Entwicklers angelegt sind. Dann legt man die Komponenten und Leiterbahnen so, dass es ihnen nicht möglich ist, die Schnitte zu überqueren. Dabei kann es auch gewünscht sein, dass die Analogsignale von ADC1 und ADC2 Massefläche nicht gemeinsam benutzen. Dies ist normalerweise leicht zu erreichen, wenn man die Leitungen jedes ADCs näher zu ihm als zu seinem Nachbarn führt. Bild 20 zeigt, wie dies aussehen könnte. Wie in dem Beispiel für einen einzelnen gemischtes Signal- IC „will“ keiner der Ströme die Schnitte überqueren, sodass die Schnitte entfernt werden können. Dasselbe Vorgehen kann auf komplexere Situationen ausgedehnt werden. Im Allgemeinen Bild 20: Alle Leitungen verlaufen auf der passenden Seite. ist es eine gute Idee, darüber nachzudenken, wohin der Strom für jedes Signal fließt und wie es sich einmischen bzw. beeinträchtigt werden kann bezüglich anderer Ströme durch dasselbe Metall. Dies genügt für die meisten Anwendungen. Manchmal können Schnitte nützlich sein Es gibt Situationen, wo es verschiedene mechanische Beschränkungen, wie die gewünschte Lage von Connectoren, schwierig machen, Stromflüsse so zu lokalisieren, dass ein Schnitt entbehrlich ist. Dies kann hochfrequente, niederfrequente oder DC-Ströme betreffen. In diesen Fällen sind Unterbrechungen im Massebereich sinnvoll. Der Wunsch, solche Komplikationen zu vermeiden, ist eine gute Motivation dafür, mechanische Platzierungen von Steckern und Buchsen etc. frühzeitig zu überdenken. Merke: Aus der Komponentenplatzierung folgt immer die Wegeplanung. Wenn Connectoren mit Überlegung hinsichtlich des Layouts am Beginn eines Entwurfs angeordnet werden, kann dies das Layout viel leichter, klarer und erfolgreicher machen. Aber auch wenn man den Zusammenhang zwischen mechanischen Platzierungen und Signalablauf sorgfältig berücksichtigt, können Situationen auftreten, bei denen externe Erfordernisse dazu zwingen, Schnittstellen in Bereichen zu platzieren, die es schwer machen, einige Ströme davon abzuhalten, dort zu fließen, wo sie es nicht sollen. Bild 21 zeigt eine Platine mit Digital-, Parallel- und Versorgungsanschlüssen an bestimmten Orten, bestimmt durch die Systemanforderungen. Der Entwickler tat gut daran, den störintensiven digitalen Teil benachbart, aber getrennt zum analogen Teil zu platzieren. Chips, die sowohl analog als auch digital sind, wurden klug in den Grenzbereich gelegt. Auch war es richtig, die Spannungsregler so anzuordnen, dass die höherfrequenten Rückkehrströme für analoge und digitale Teile nicht dazu tendieren, Stromversorgungspfade mitzubenutzen. Erinnern Sie sich jedoch daran, dass Gleichstrom und niederfrequenter Strom zum Einspeisepunkt in der unteren linken Ecke auf dem Weg des geringsten Widerstands, also einer gerade Linie zurückkehren. Das Ergebnis ist, dass hohe Gleichströme und niederfrequente Ströme aus der niedrigeren, rechten Region des digitalen Teils direkt durch die empfindlichen analogen Schaltkreise laufen. Man könnte dies durch das Einbringen eines waagerechten Schnitts zwischen den ana- 18 hf-praxis 4/2015
Praxiseinstieg in die Spektrumanalyse Joachim Müller, 200 Seiten, über 200 überwiegend farbige Abbildungen, Diagramme, Plots, Format 21 x 28 cm, Art.-Nr.: 118106, 38,- € Firmen und Institute werden gegen Rechnung beliefert Bestellungen an: beam-Verlag, Postfach 1148, 35001 Marburg, info@beam-verlag.de Der Spektrumanalyzer steht mit an oberster Stelle der Wunschliste für die Laborausrüstung. Neuerdings kommen leistungsfähige Geräte im mittleren Preissegment auf den Markt, die es zunehmend erleichtern, diese Position der Wunschliste in die Realität umzusetzen. Weiterhin ist eine interessante Entwicklung bei den Oszilloskopen zu verzeichnen: Die Funktionalität der FFT, welche eine gleichzeitige Betrachtung von Zeit- und Frequenzbereich erlaubt. Die Einsatzmöglichkeiten eines Spektrumanalyzers sind vielfältig und beschränken sich nicht nur auf die Untersuchung eines Oszillatorsignals auf seine Ober- und Nebenwellen. Was in diesem Gerät steckt und wo die Problemzonen liegen, wird praxisnah und ohne höhere Mathematik dargestellt, hier die wesentlichen Kernthemen: Hintergrundwissen: • Der Zeit- und Frequenzbereich, Fourier • Der Spektrumanalyzer nach dem Überlagerungsprinzip • Dynamik, DANL und Kompression • Trace-Detektoren, Hüllkurvendetektor, EMV- Detektoren • Die richtige Wahl des Detektors • Moderne Analyzer, FFT, Oszilloskope mit FFT • Auswahl der Fensterung - Gauß, Hamming, Kaiser-Bessel • Die Systemmerkmale und Problemzonen der Spektrumanalyzer • Korrekturfaktoren, äquivalente Rauschbandbreite, Pegelkorrektur • Panorama-Monitor versus Spektrumanalyzer • EMV-Messung, Spektrumanalyzer versus Messempfänger Messpraxis: • Rauschmessungen nach der Y-Methode, Rauschfaktor, Rauschmaß • Einseitenbandrauschen, Phasenrauschen • Signal/Rauschverhältnis, SNR, S/N, C/N • Verzerrungen und 1-dB-Kompressionspunkt • Übersteuerung 1.Mischer - Gegenmaßnahmen • Intermodulationsmessungen • Interceptpoint, SHI, THI, TOI • CW-Signale knapp über dem Rauschteppich • Exakte Frequenzmessung (Frequenzzählerfunktion) • Messung breitbandiger Signale • Kanalleistungsmessung, Nachbarkanalleistungsmessung • Betriebsart Zero-Span • Messung in 75-Ohm-Systemen • Amplituden- und Phasenmodulation (AM, FM, WM, ASK, FSK) • Impulsmodulation, Puls-Desensitation • Messungen mit dem Trackingenerator (skalare Netzwerkanalyse) • Tools auf dem PC oder App’s fürs Smart-Phone hf-praxis 4/2015 19
