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<p>Die 5-Zoll-TFT-Farbdisplays 2401 und 2403 von RM Michaelides haben ihre Domäne dort, wo Daten mit Hilfe eines CAN-Busses übertragen werden.

X2Y-Kondensatoren haben bei Hochfrequenzschaltungen den großen Vorteil, dass sie einen niedrigen, äquivalenten Serienwiderstand (ESR, Equivalent Series Resistance) und einen Induktivitätswert von etwa 50 pH aufweisen. Sie sind damit weniger störanfällig für elektromagnetische Interferenzen (EMI) und zudem auch bei Signalleitungs-Filterschaltungen sowohl für die Gleichtakt- als auch für die differenzielle Störunterdrückung geeignet.

Die 5-Zoll-TFT-Farbdisplays 2401 und 2403 von RM Michaelides haben ihre Domäne dort, wo Daten mit Hilfe eines CAN-Busses übertragen werden. Ob in Gabelstaplern, Fertigungszellen, Maschinen oder Trockenlagerschränken: Sie zeigen alle Arten von Betriebsdaten an und sind mit acht Tasten und einem digitalen Endlos-Potentiometer bedienbar. An beide Versionen lassen sich bis zu vier Kameras anschließen, so dass sie beispielsweise bei Flurförderzeugen das Rückwärtsfahren erleichtern. Die Variante 2403 bietet drei analoge Eingänge sowie zwei digitale Ausgänge. Daten von Dieselmotoren mit CAN-Anbindung und zusätzlichen analogen Sensoren können somit dargestellt werden. Die Displays veranschaulichen nicht nur Daten, sondern können auch eine Steuerung oder Regelung enthalten. (ak)

RM Michaelides

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Onboard-Störungen werden für gewöhnlich durch eine Schirmung des Gehäuses im Gerät wirksam zurückgehalten. Ein Schwachpunkt sind hingegen die hinein- und herausführenden Leitungen, da sie beim Empfang bzw. bei der Aussendung von Gleichtaktstörungen (so genannte Common-Mode-Störungen, CM) wie Antennen wirken. Diese via Stromversorgungs- und Datenkabel durch Streuinduktivitäten oder Streukapazitäten verursachten Störungen lassen sich im Allgemeinen dadurch bedämpfen, dass man an einem oder beiden Leitungsenden Ferritperlen über die Leitung schiebt. Sie dämpfen die hochfrequente Ausbreitung an dem Punkt, an dem sie über die Leitung gelegt werden, denn dort stellen sie einen Pfad mit hohem Widerstand für die Hochfrequenzstörungen dar. Die induktiven Bauteile bauen Stromschleifen auf, welche die Energie innerhalb des Ferritkerns in Wärme umsetzen und damit eine Ausbreitung längs des Kabels verhindern. Auf der Stromversorgungsleitung verhindern die Ferritperlen die Abstrahlung elektromagnetischer Störungen, auf Datenleitungen schützen sie vor Einstrahl-Störungen.

Ferritperlen bekämpfen derartige Probleme ziemlich effektiv und einfach (obwohl die erreichbare Störunterdrückung nur begrenzt ist); sie sind aber eine recht kostspielige Lösung, weil sie während der Fertigung einen zusätzlichen Schritt verlangen. Ein besseres Verfahren ist es, die Störungen auf der Leiterplatte selbst zu unterdrücken. Dazu sind allerdings Bauteile mit geringer Induktivität unumgänglich – insbesondere Kondensatoren, welche kritische Schaltungsteile von Störspannungen und anderen hochfrequenten Effekten befreien.

Keramische SMD-Multilayer-Kondensatoren (MLCC) erweisen sich als hilfreich, wenn man Störungen durch die Verbesserung der Entkopplungs-Performance fernhalten will. Das gilt auch für MLCCs der Marke Phycomp aus dem Hause Yageo, die mit ihrer niedrigen Induktivität Störungen noch effektiver unterdrücken können. Sie werden so nahe wie irgend möglich am Mikroprozessor angebracht und begrenzen Störungen in Schaltungen mit Verarbeitungs- und Taktgeschwindigkeiten bis etwa 1 GHz.

Oberhalb dieser Frequenz haben Schaltungsentwickler nur dann Erfolg, wenn sie bei kritischen Schaltungsblöcken alle parasitären Induktivitäten und Widerstände so niedrig wie möglich halten. Dies gilt, wenn man Störungen auf Stromversorgungs- und Datenleitungen vermindern will, auch für MLCCs mit niedriger Induktivität, die zusätzlich mit X- und Y-Kondensatoren gekoppelt werden sollten, welche ultra-niedrige In-duktivitätswerte aufweisen. In der Vergangenheit waren dies diskrete Bauteile – es gibt jedoch enorme Fortschritte bei deren Integration. Das gilt vor allem auch für die patentierte Erfindung beim X2Y-Entstörglied, das Yageo bei der Produktserie X2Y verwendet. Die einzelnen Bauteile sind in einem kleinen SMD-Gehäuse mit vier Pins integriert und mit extrem niedriger Induktivität sowie einer guten Ausbalancierung ausgewiesen. Sie machen mit einer Induktivität von 50 pH Ferritperlen überflüssig – das ist um den Faktor 10 niedriger als bei den besten diskreten MLCC-Lösungen. Außerdem bewirken sie eine Störunterdrückung von typisch 30 bis 40 dB im Bereich von 1 bis 10 GHz.

Abschirm-Elektroden unterdrücken parasitäre Anteile

Die X2Y-Konstruktion baut auf einem standardmäßigen SMD-Kondensator mit zwei Elektroden auf (A und B, Bild 1). Drei untereinander verbunden angebrachte Schirm-Elektroden, die an die beiden gegenüberstehenden Seitenanschlüsse (G1 und G2) des Kondensatorkörpers angeschlossen sind, umgeben die A/B-Elektroden. Auf diese Weise entsteht ein IPD (Integrated Passive Device) mit vier Anschlüssen. Die Abschirm-Elektroden schirmen die elektrostatischen Felder ab und unterdrücken die parasitäre Energie, wie sie normalerweise von den A/B-Elektroden abgestrahlt wird.

Zusammen mit ihren Abschirm-Elektroden bilden die A/B-Elektroden ein Paar symmetrisch im Gleichgewicht befindliche „Y-Kondensatoren“, die wie zwei an Masse angeschlossene Standard-MLCCs arbeiten. Die selben zwei Elektroden bilden auch einen „X-Kondensator“ über die gemeinsame Mittel-Elektrode – daher auch der Name „X2Y“ (Bild 2). Jeder Y-Kondensator hat die Kapazität C, wobei X entsprechend C/2 aufweist. Wie auch bei Standard-Kondensatoren, erhöht die Wiederholung der Kernstruktur die Kapazität.

Bei konventionellen Kondensatoren auf zweilagigen Standard-Leiterplatten mit Masse- (ground, gnd) und Spannungsebene (power, pwr) ergeben sich große Stromschleifen und aus diesem Grunde auch große Induktivitäten [1]. Beim X2Y sind die A/B-Elektroden beide an pwr angeschlossen, während G1/G2 durch Verbindungen an gnd angeschlossen sind. Die Abschirm-Elektroden bilden auf diese Weise eine parallele Erweiterung des gnd der Leiterplatte – die Stromschleife und daher auch die Induktivität werden ausschließlich durch die Dicke des dielektrischen Layers bestimmt. Die Abschirm-Elektroden senken die Induktivität noch weiter, indem sie die Magnetfelder entgegen wirken lassen; und zwar dadurch, dass die X2Y-Ströme durch A und B in entgegengesetzte Richtungen fließen und die beiden magnetischen Felder sich damit aufheben.

Der Herstellungsprozess ähnelt dem, der auch bei MLCCs verwendet wird; also mit eng aneinanderliegenden, internen Layern. Dadurch weisen die beiden Y-Kondensatoren nahezu identische Werte auf (auf Wunsch sogar mit weniger als 1 % Abweichung). Die Bauteile werden in Standard-EIA-Größen geliefert (0603/0805/1206/1210/1812), und zwar mit Werten der Y-Kapazität von 10 pF bis hin zu einigen µF und von 10 bis 100 V.