Was Entwickler wissen müssen · ro entwickelte NRAM ist der erste nichtflüchtige Speicher, der...

D 19067 · Februar 2017 · Einzelpreis 19,50 € · www.elektronik-industrie.de

Was Entwickler wissen müssen

Märkte, Trends, Technologien 14

QUARZE UND OSZILLATOREN

MEMSTAKTGEBEREinsatz von präzisen, widerstandsfähigen Silizi-um-MEMS-Oszillatoren 18

WIRELESSICHochfrequenz-Transceiver für Sub-GHz-Funkanwen-dungen 28

EMVFilter für DC/DC-Schaltregler richtig dimensionieren und optimieren 46

02 / 2017

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Märkte, Trends und Technologien bei Quarzen und Oszillatoren stehen im Mittelpunkt unserer

Titelgeschichte auf den Seiten 14 bis 16. Im Bereich der Oszillatorentwicklung sind die immer höher werdenden Umge-bungstemperaturen bemerkenswert. Mittlerweile existieren für Bohrungen unter Tage entwickelte Oszillatoren, die bis 260 °C einsetzbar sind. Und für 2017 kann, so Christian Dunger, der Autor des Beitrags, mit einer weiteren Erhöhung der möglichen Betriebstemperaturen gerech-net werden.

Bei Quarzprodukten gibt es zahlreiche Anbieter, die sich im zum Teil ruinösen Wettbewerb gegenüber stehen. Bei den MEMS-Oszillatoren existieren aktuell nur zwei Anbieter: Microchip, die 2015 durch den Zukauf von Micrel auch an die Disce-ra-MEMS-Oszillatoren kamen, sowie das noch relativ junge Unternehmen Sitime. Beide bieten programmierte Oszillator-Module an. Über Distributoren werden die Microchip- und Sitime-Produkte zunehmend besser verfügbar. Vor wenigen Wochen erst hat der Distributor SE Spe-zial-Electronic mit einem eigens beschaff-

ten Gerät einen Programmierservice ein-gerichtet, über den sich der Interessent online die fertig programmierten MEMS-Oszillatoren von Sitime ab der Losgröße 1 ordern kann. Tiefer in die Technik der MEMS-Oszillatoren von Sitime steigt übri-gens unser Beitrag ab Seite 18 ein.

Quarze, Oszillatoren und Mikrocontroller

sind Kompetenzen von Seiko Epson. Was liegt näher als alles zu integrieren, dachte sich das Unternehmen und hat den 16-Bit-Mikrocontroller S7C17M11auf den Markt gebracht. Dabei wurde ein sehr stabiler 32,768-kHz-Quarz in den Mikrocontroller eingebaut und ein Verfahren zum Erken-nen und Korrigieren von Frequenzabwei-chungen, die von Temperaturschwankun-gen verursacht werden, entwickelt.

Es zeigt sich, dass es auch in einem preis-lich heiß umkämpften Markt immer noch neue Möglichkeiten gibt, sein Geld zu ver-dienen.

Editorial

editorial

Wer gibt den Takt an?

von Chefredakteur Hans Jaschinski

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4 elektronik industrie 02/2017

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Märkte + technologien

06 Top 5

08 News und Meldungen

coverstory

14 Quarze und OszillatorenMärkte, Trends und Technologien

Quarze /oszillatoren

18 Taktgeber auf MEMS-BasisPräzise, widerstandsfähige Silizium-MEMS-Oszillatoren

22 Name ist ProgrammInterview mit Verena Engelhardt, Chief Sales Officer bei Intertec

24 HighlightsSE Spezial-Electronic, IQD, Petermann, Murata, Schukat, Microchip

Wireless-ic

28 Großer AkzeptanzbereichHF-Transceiver für Sub-GHz-Funk- anwendungen

31 HighlightAtlantik

32 Deutlich gesenkte Leistungs- aufnahmeLSI-Baustein für drahtlose Kommunikation

33 HighlightsCarbonics, Microchip

34 Langstrecken-Kommunikation und Smartphone-VerbindungenNahtlose Interaktion zwischen 2,4 GHz und Sub-Gigahertz

39 HighlightsHy-Line Communication, Rohde & Schwarz, Macnica

aktoren

40 Zurück auf den eigenen Beinen mit robotischen Therapiegeräten DC-Motoren und Steuerungen machen es möglich

42 Flexible Frequenzumrichter in umweltfreundlichen KältemaschinenGeregelter Antrieb von Turboverdichtern

45 HighlightsMEV, Allegro

eMv

46 EMV-Filter für DC/DC-Schaltregler optimierenEffizienz im Widerspruch zur EMV

49 Highlights Rutronik, Schaffner, TDK

50 EMV-Filtertechnik verbessert Dämpfung und ErdungIn Sekunden in Standardsteckverbinder eingesetzt

51 HighlightsVishay, TDK

14

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RUBRIKEN

03 Editorial Wer gibt den Takt an?

52 Neue Produkte

55 Kataloge

57 GewinnspielMicrochip

58 Impressum

58 VerzeichnisseInserenten-/Unternehmens-verzeichnis

28

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Top 5


Top-FIVE

Sensorplattform für Wearables und IoT-Anwendungen

705ei0117 ST Microelectronics2

Federkontakte mit Isolationsbeschichtung

696ei0117 Alps Electric 3

Kleine FPGAs mit größerem Speicher und mehr DSPs

507ei0117 Lattice Semiconductor4

Die MBit-Klemme als Lösung für SMT-Federleisten

700ei0117 Metz Connect5

ArTIkElDie wechselnde Bedeutung von Photo-Voltaik-Wechselrichtern502ei0117 Solar Edge

1Weg der Sicherheitszulassung von EN60950 zu EN62368500ei0117 Syko2

Schnelltaktende DC/DC-Wandler für die Luftfahrt

501ei0117 Diverse3

Leiterplatten-Design für hohe Ströme auf kleiner Fläche

801ei1216 Häusermann4

Wirkungsgrad externer Netzteile verbessern ist notwendig505ei0117 XP Power5

Deutscher Halbleitermarkt geht optimistisch ins Jahr 2017

702ei0117 ZVEI2

TDK übernimmt Sensor-Spezialisten Invensense

806ae1216 TDK/Invensense3

Intertek darf Funktionale Sicherheit zertifizieren

100ae0117 Intertek4

U-Blox übernimmt Modem-Module von Simcom

104ae0117 U-Blox/Simcom5

NEWSFunktionale Straßenbeleuchtung mit LED-Technologie

703ei0117 Osram Opto1

PrODUkTEBosch entwickelt winzigen barometrischen Drucksensor803ae0117 Bosch Sensortec

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Hier präsentiert Ihnen die elektronik industrie jeden Monat die Top 5 Artikel, News und Produkte der Elektronik-Entwicklung. Die Leser der Webseite www.all-electronics.de haben diese aktu-ellen Inhalte im vergangenen Monat am häufigsten aufgerufen. Wer sich für weitere Informationen interessiert, gibt auf diesem

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Märkte + Technologien


Digitales Motor-FeedbackBiSS Line: Erste Open Source Ein-Kabel-Technologie definiert

Neue SpeichertechnologieRevolutioniert der NRAM den Speichermarkt?Nach einem Jahrzehnt Forschung und Entwick-lung spricht jetzt vieles dafür, dass der NRAM (nano-random access memory) es aus dem La-bor zur Marktreife geschafft hat. Der von Nante-ro entwickelte NRAM ist der erste nichtflüchtige Speicher, der auf der Carbon-Nanotube-Techno-logie basiert und es wird erwartet, dass die Markteinführung eine Welle an Innovationen auslöst. Entwicklungsvorhaben für neue nicht-flüchtige Speichertechnologien existieren viele, aber keine scheint einer Markteinführung so nah zu sein wie die von Nantero entwickelte Technologie. Bereits 2016 schlossen Nantero und Fujitsu ein Lizenzabkommen über die Spei-chertechnologie und es wurde ein lizenzge-schütztes Chipdesign veröffentlicht. Im Dezem-ber letzten Jahres sicherte sich Nantero zudem die Erhöhung der Risikokapitalfinanzierung um weitere 21 Millionen Dollar auf insgesamt 110 Millionen Dollar. Laut dem Marktanalysten BCC Research deutet damit alles darauf hin, dass der NRAM schon 2018 im großen Stil auf den Markt kommen wird.Laut Herstellerangaben ist der NRAM bei höhe-rer Speicherzellendichte mindestens so schnell

wie DRAM, nichtflüchtig wie Flash und nimmt im Ruhemodus praktisch keinen Strom auf. Die Technologie ist CMOS-kompatibel und soll bis zum 5-nm-Technologieknoten und darüber hin-aus skalierbar sein. Der NRAM arbeitet als resis-tiver, nichtflüchtiger Speicher. Die Carbon-Na-notubes (CNTs) werden auf ein herkömmliches Siliziumsubstrat mit unterliegender Speicher-zellstruktur abgeschieden. Zwischen zwei Elekt-roden befindet sich ein Netzwerk aus CNTs, die sich entweder berühren (Low-Zustand) oder voneinander getrennt sind (High-Zustand). Die Trennung der CNTs wird durch ihre Steifigkeit aufrecht erhalten, während die Verbindung al-lein durch Van-der-Waals-Kräfte bestehen bleibt. Damit benötigt die Erhaltung der High- und Low-Zustände praktisch kein Stromfluss.Die Analysten erwarten, dass die Markteinfüh-rung der neuen Speichertechnologie eine Welle an Innovationen auslöst und einen noch größe-ren Einfluss auf den Markt haben könnte, als die Einführung des Flashspeichers. Applikationsbe-reiche umfassen vorrangig die Mobil- und Un-terhaltungselektronik, das IoT, den Automotive-Bereich sowie die Luft- und Raumfahrtindustrie.

Der nichtflüchtige NRAM von Nantero basiert auf der Carbon-Nanotube-Technologie und ver-braucht im Ruhezustand praktisch keinen Strom.

Bild:

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Die elektrische Antriebstechnik hat das Ziel, das Motor-Feedback rein digital auszuführen. Mit der Ein-Kabel-Technologie werden Motorkabel und Sensorkabel sowie deren Verbindungstech-nik zusammengeführt. Die Open Source User Group hat nun BiSS Line für Ein-Kabel-Technolo-gie-Motor-Feedback definiert. Die BiSS-Schnitt-stelle hat sich seit der Einführung 2002 als offe-ne, standardisierte Sensor-Schnittstelle welt-weit etabliert. Die BiSS User Community be-schäftigt sich mit der Ein-Kabel-Technologie schon seit 2014. Auf der SPS 2016 wurde das BiSS-Line-Protokoll als erste offene Schnittstelle für Ein-Kabel-Technologie vorgestellt. Vorteil von BiSS Line ist die Nutzung der bereits vor-handenen Infrastruktur der Ein-Kabel-Technolo-gie, also Kabel, Verbindungstechnik und Über-tragungstechnik. Die Verwendung des Physical Layer RS-485-half-Duplex mit Basisbandüber-tragung, kombiniert mit dem BiSS-Line-Proto-koll, ermöglicht eine robuste Übertragung und einen geringen Erfassungs-Jitter.

bel, wodurch alle BiSS-Bestandsdefinitionen wie Elektronisches Datenblatt EDS, Benutzerda-tenspeicher USERDATA, BiSS-Profildefinition, Identifikation und Seriennummern erhalten bleiben. Mit BiSS Line lassen sich auch direkt BiSS-Safety-Lösungen umsetzen. Alle BiSS-Safe-ty-Inhalte sind über das BiSS-Protokoll abge-deckt und mit BiSS Line übertragbar. Durch den modularen Ansatz und den Erhalt aller Proto-kollinhalte lassen sich vorhandene BiSS-C-Sen-sorsysteme unkompliziert auf BiSS Line umset-zen. Diese Umsetzung vorhandener Sensorsys-teme auf BiSS Line kann im Sensorgehäuse, in der Verbindungstechnik oder im Verkabelungs-system erfolgen. Antriebsseitig ist eine Ände-rung der Hardware durch die meist vorhandene RS-485-Übertragungstechnik nicht notwendig. Das Antriebssystem kann mittels FPGA, CPLD oder durch eine Firmware-Erweitung BiSS-Line-fähig gemacht werden.


Das BiSS-Line-Protokoll wurde als erste offene Schnittstelle für Ein-Kabel-Technologie für digi-tales Motor-Feedback definiert.

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Wahlweise steht eine 4-Draht basierte Lösung mit getrennter Kommunikation und Versorgung oder eine 2-Draht basierte Lösung mit kombi-nierter Kommunikation und Versorgung bei gleichem Protokoll zur Verfügung. Die optionale Forward Error Correction (FEC) ermöglicht eine noch robustere Datenübertragung. Zusätzlich bietet das offene BiSS-Line-Protokoll hohe Stör-abstände bei der Übertragung des Positionser-fassungszeitpunktes. Die Protokollumsetzung von BiSS C auf BiSS Line ist vollständig kompati-

Datenübertragung per MobilfunkU-Blox übernimmt Modem-Module von SimcomU-Blox übernimmt den Bereich Mobilfunk-Mo-dem-Module der Shanghaier Simcom Technolo-gy Group. Dafür gibt es strategische Gründe. Die Akquisition in Sachen Mobilfunk-Modem-Mo-dule soll U-Blox‘ Position als Anbieter für 2G-, 3G- und 4G-Produkte festigen. Zudem ver-spricht U-Blox sich davon eine Verbreiterung der Kundenbasis und einen Ausbau der geogra-fischen Reichweite in Asien. Vor allem in China soll die Vereinbarung den Handel mit Mobil-

funk-Modulen erhöhen. Weiterhin ergibt sich dank der höheren Absatzmenge die Möglich-keit, den von U-Blox kürzlich angekündigten Mobilfunk-Chipsatz in ausgewählte Module des kombinierten Produktportfolios zu integrieren.Simcom hat die im Geschäft enthaltenen Ver-mögenswerte für 52,5 Millionen US-Dollar an U-Blox verkauft. Das Schweizer Unternehmen erwartet, die Übernahme Ende März abzuschlie-ßen und die 150 Mitarbeiter zu integrieren. infoDIREKT 104ae0117

U-Blox plant einen Asset-Deal für Mobilfunk-Mo-dem-Module mit Simcom Technology. Im Bild ist der Hauptsitz vom Simcom in Shanghai zu sehen.

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BCC Research erwartet dass die globale Nach-frage nach NRAM zwischen 2018 und 2023 um 62,5 Prozent steigt.

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Neue HandlungsvorschriftenEMVG für Hersteller, Importeure und Händler

NED-MikroaktorenFraunhofer präsentiert Nano-MEMS-Biegeaktoren

Zu 100 Prozent komplementär, keine ÜberschneidungenKeysight will Ixia für 1,6 Milliarden US-Dollar erwerben

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Die beiden kalifornischen Unter-nehmen Keysight Technologies, Santa Rosa, und Ixia, Calabasas, haben sich darauf geeinigt, das Keysight Ixia in einer All-Cash-Transaktion in Höhe von insge-samt rund 1,6 Milliarden Dollar erwerben kann. Die Vorstände beider Gesellschaften haben die Transaktion einstimmig geneh-migt. Sie soll voraussichtlich bis Ende Oktober 2017 abgeschlos-sen sein und unterliegt noch den üblichen Abschlussbedingungen und kartellrechtlichen Zulassun-gen. Im Rahmen der Vereinba-rung erhalten die Ixia-Aktionäre 19,65 Dollar je Aktie in bar. „Die geplante Übernahme von Ixia steht in direktem Zusammen-hang mit unserer Strategie, Key-sight auf Wachstum auszurichten und ist zu 100 Prozent komple-

mentär zu unserem Geschäft“, sagte Ron Nersesian, President und CEO von Keysight.Ixia verfügt über ein breites IP-Portfolio, das Netzwerkkommu-nikation, Sichtbarkeit, Anwen-dungs- und Sicherheitstechnolo-gien umfasst. Die Ixia-IP umfasst umfangreiche Netzwerk- und

Wireless-Protokolle, die die Posi-tion von Keysight in der drahtlo-sen Kommunikation erweitern und OSI/ISO Layer 1 bis 7 End-to-End-Lösungen ermöglicht, die schnell wachsende Segmente des 5G-Kommunikationsdesigns und des Test-Ökosystems adres-sieren.

Die Positionierung der Keysight Technologies, der 2015 zugekauf-ten Anite und der Ixia innerhalb des 7-Schichten-Modells.


Bild:

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sBei der 1997 von Errol Ginsberg gegründeten Ixia sind aktuell über 1800 Mitarbeiter beschäf-tigt, davon 45 Prozent in For-schung und Entwicklung und da-von wiederum mit 90 Prozent der größte Teil Software-Entwickler. Der Umsatz bewegt sich im Ge-schäftsjahr etwa etwa 517 Million Dollar. Der heutige Aufsichtsrats-vorsitzende Errol Ginsberg hält zusammen mit der Katelia Capi-tal Group rund 23 Prozent der Ixia-Anteile. Gemeinsam werden sie für den Kauf stimmen.

Der Fachverband Bauelemente Distribution e.V. (FBDi) weist dar-auf hin, dass neue Handlungsvor-schriften für alle in Deutschland tätigen Hersteller, Importeure und Händler seit 22.12.2016 in Kraft ge-treten sind. Das Elektromagneti-sche-Verträglichkeit-Gesetz (EMVG) setzt die ebenfalls neu ge-fasste Richtlinie 2014/30/EU über die elektromagnetische Verträg-lichkeit in deutsches Recht um.Seit 22.12.2016 ist das Elektromag-netische-Verträglichkeit-Gesetz (EMVG) für alle in Deutschland täti-gen Hersteller, Importeure und Händler in Kraft. Das EMVG wurde am 14. Dezember 2016 neu gefasst und setzt die ebenfalls neu gefass-te Richtlinie 2014/30/EU über die elektromagnetische Verträglich-keit in deutsches Recht um. Der Fachverband Bauelemente Distri-bution e.V. (FBDi) deutet darauf hin, dass Importeure und Händler gegebenenfalls die Prüfung der EMV-Anforderungen ausführen müssen, sofern die Hersteller dies nicht schon getan haben. Zudem sind sie verpflichtet der Bundes-netzagentur Auskunft zu geben.Das EMVG regelt die grundlegen-den Anforderungen an die elektro-magnetische Verträglichkeit von Geräten und ortsfeste Anlagen so-wie die Pflichten der Wirtschafts-akteure. Ferner werden die Instru-mente und Verfahren der Markt-überwachung und Störungsbear-

beitung durch die Bundesnetz-agentur geregelt und an das Ge-setz über die Bereitstellung von Produkten auf dem Markt (ProdSG) angeglichen. Im Rahmen dieser Tätigkeiten ist die Bundesnetz-agentur befugt, in Verkehr zu brin-gende oder in Verkehr gebrachte Geräte auf Einhaltung der grundle-genden Anforderungen zu prüfen und bei Nichteinhaltung geeignete Maßnahmen zu veranlassenGemäß § 17 Absatz 1 des derzeit noch gültigen EMVG erhebt die Bundesnetzagentur Gebühren und Auslagen für Amtshandlungen für die Marktüberwachung und Stö-rungsbearbeitung gegenüber den-jenigen, der Geräte in der Bundes-republik Deutschland auf dem Markt der Europäischen Union be-reitgestellt hat, wenn ein Verstoß gegen die grundlegenden Anfor-derungen festgestellt wurde.


Der FBDi informiert, dass das Elekt-romagnetische-Verträglichkeit-Ge-setz (EMVG) seit 22. Dezember 2016 in Kraft getreten ist.

Bild:

FBDi

Das Fraunhofer-Institut für Photo-nische Mikrosysteme IPMS entwi-ckelte eine neue Klasse elektrosta-tisch angetriebener MEMS-Mikro-aktoren. Die NED-Aktoren (nanos-kopische elektrostatische Aktoren) ermöglichen große vertikale oder laterale Auslenkungen bei gerin-gem Energieverbrauch und niedri-ger elektrischer Antriebsspan-nung. MEMS kommen als techno-logische Grundlage in vielen An-wendungen der Optik, Mess- und Medizintechnik, Biotechnologie und Kommunikationstechnik zum Einsatz. Häufig werden elektrosta-tische Felder zum Antrieb der Ak-toren verwendet. Die am Fraunho-fer IPMS entwickelten NED-Akto-ren ermöglichen es, den für die Er-zeugung der elektrostatischen Kräfte benötigten Elektrodenab-stand auf wenige Hundert Nano-meter zu reduzieren. Dennoch er-reichen die Aktoren Auslenkungen von über 100 Mikrometern.„Große Auslenkungen sind norma-lerweise nur mit größeren Elektro-denabständen und demnach mit sehr hohen Antriebsspannungen möglich“, erläutert Prof. Harald Schenk, Direktor des Fraunhofer IPMS und Leiter des For-schungsteams. „Bei NED-Aktoren werden elektrostatische Kräfte al-lerdings in laterale Kräfte umgelei-tet. Diese transformierten lateralen Kräfte bewirken innerhalb eines Biegebalkens eine quasi-statische

Auslenkung, die wesentlich größer sein kann, als der Elektrodenab-stand. Unsere Aktoren kommen so bei höherer Leistungsfähigkeit mit weitaus weniger Energie aus.“ Das Forschungsteam arbeitet derzeit an Designs für Positionierantriebe für miniaturisierte optische Zoom-linsensysteme, Mikropumpen, Mi-kroventile oder kleinste Lautspre-cher für Hörgeräte und Hearables, in denen die NED-Aktoren zum Einsatz kommen. Die Technologie hat Potenzial für die Volumenpro-duktion, da NED-Aktoren mit her-kömmlichen MEMS-Herstellungs-verfahren der Oberflächen- und Volumenmikromechanik gefertigt werden. Daher können sie unkom-pliziert in Halbleiterbauelemente und CMOS-Schaltkreise integriert werden.


Prototyp einer Mikropumpe auf Basis von NED-Aktoren. Trotz eines Elektrodenabstands von wenigen Hundert Nanometern können Aus-lenkungen von über 100 Mikrome-tern erreicht werden.

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Internationalisierung des GeschäftsbereichsJosef Fromberger leitet TQ-Embedded

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Seit dem 1. Januar 2017 leitet Josef Fromberger die Geschäfte der Sparte TQ-Embedded der TQ-Sys-tems GmbH. Er soll den Geschäfts-bereich auf internationale Märkte ausrichten und den Vertrieb weiter vorantreiben. Zuletzt war Josef Fromberger als Vice President Standard Products bei Kontron tä-tig. Zum Antritt seiner neuen Tä-tigkeit als Leiter des Geschäftsbe-reich TQ-Embedded betonte Fromberger, das vor allem die Fak-toren Zuverlässigkeit, Qualität und

Langlebigkeit des Moduls bedeu-tend für den Kunden seien, aber auch ein „guter Draht“ zwischen Kunde und Modullieferant sei wichtig.Als Leiter des Geschäftsbereichs TQ-Embedded soll Fromberger die Geschäfte auf die internationalen Märkte ausrichten und dort den Vertrieb weiter forcieren. Fromber-ger kann dafür auf die bereits be-stehenden Produktbereiche auf Basis von ARM und Power-Ar-chitecture zurückgreifen. Zudem infoDIREKT 914ei0117

Josef Fromberger ist seit 1. Januar 2017 Leiter des Geschäftsbereichs TQ-Embedded.

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Der weltweite Halbleitermarkt stagnierte im Jahr 2016WSTS prognostiziert für 2017 ein Halbleiterwachstum

diskrete Halbleiter 4,2 %, Sensoren 22,6 %, Analog 4,8 % und Mikroprozessoren um 2,3 %. Dem gegenüber standen Umsatzrückgänge in der Optoelektronik mit -3,6 %, bei Speichern mit -3,8 % und Logik -2,7 %. Geografisch be-trachtet werden Rückgänge in Amerika und Eu-ropa erwartet sowie ein leichter Anstieg in Ja-pan sowie dem Asien-Pazifik-Raum. In den Jah-ren 2017 und 2018 sollen alle Hauptproduktka-tegorien und Regionen auf 354 Milliarden US-$ im Jahr 2018 wachsen. Konkret sieht WSTS ein Wachstum von 3 % in diesem Jahr und 2 % im nächsten Jahr.

Die WSTS (World Semiconductor Trade Statis-tics) hat im November 2016 eine Marktprogno-se für den weltweiten Halbleiterumsatz für die kommenden Jahre gewagt. Danach wird wohl

der weltweite Halbleitermarkt im Jahr 2016 sta-bil auf 335 Milliarden US-$ verharren. Für dieses Jahr und auch 2018 soll es aber zu Wachstum kommen. Im vergangenen Jahr 2016 wuchsen infoDIREKT 561ei0217

Der weltweite Halbleiter für die Jahre 2016 bis 2018 laut WSTS.

Bild:

WST

S

soll aber auch die neue Strategie von TQ im x86-Bereich intensiviert werden. Dafür sollen auch Partner-schaften von Partnern wie Intel vertieft werden.

Herbst 2016 Angaben in Mio-U$ Jährliches Wachstum in %2015 2016 2017 2018 2015 2016 2017 2018

Amerika 68,783 64,237 67,237 69,001 -0.8 -6,5 4,7 2,6Europa 34,258 32,586 33,352 34,093 -8.5 -4,9 2,3 2,2Japan 31,102 32,105 32,870 33,446 -10.7 3,2 2,4 1,8

Asia Pacifi c 201,070 206,025 212,641 217,436 3,5 2,5 3,2 2,3

Weltweit in Mio. US-$ 335,168 334,953 346, 100 353,977 -0,2 -0,1 3,3 2,3

Diskrete Halbleiter 18,612 19,399 19,952 20,603 -7,7 4,2 2,9 3,3

Optoelektronik 33,256 32,059 32,976 32,513 11,3 -3,6 2,9 -1,4

Sensoren 8,816 10,810 11,746 12,341 3,7 22,6 8,7 5,1

Integrierte Schaltung 274,484 272,685 281,426 288,519 -1,0 -0,7 3,2 2,5

Analog 45,298 47,379 49,703 51,378 1,9 4,8 4,9 3,4

Mikro 61,298 62,719 63,440 64,754 -1,2 2,3 1,2 2,1

Logik 90,753 88,286 90,699 92,379 -1,0 -2,7 2,7 1,9

Speicher 77, 205 74,301 77,585 80,007 -2,6 -3,8 4,4 3,1

Summe Produkte in Mio US-$ 335, 168 334,953 346,100 353,977 -0,2 -0,1 3,3 2,3

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Marktanalyse AkkusAkkumarkt: Analyse, Trends und DesigntippsUnterhaltungselektronik, Industrie, Verteidi-gung und Hybrid-Fahrzeuge verlangen nach leistungsstarken, langlebigen Akkus und lassen die Nachfrage am Markt stark ansteigen. Accu-tronics hat analysiert, wer den weltweiten Ak-kumarkt beherrscht beziehungsweise kontrol-liert und in welche Richtung er sich entwickelt. Im Jahr 2013 hat das Marktforschungsunter-nehmen Avicenne Energy den Wert des welt-weiten Akkumarkts mit 54 Milliarden US-Dollar beziffert. Bis zum Jahr 2025 ist mit einem jährli-chen Wachstum von 10 Prozent zu erwarten, sodass die Marke von 100 Milliarden US-Dollar überschritten wird. Der Markt lässt sich in pri-märe Einwegbatterien, die unter anderem in Schrittmachern, Armbanduhren und Fernbe-dienungen zum Einsatz kommen, und sekundä-re wiederaufladbare Akkus einteilen. Laut den französischen Batterieforschern am LRCS sind 90 Prozent aller verkauften Akkus Einwegbatte-rien, die jedoch nur 37 Prozent des Gesamt-werts des Marktes ausmachen.Wiederaufladbare Akkus für tragbare Unterhal-tungselektronik, den Automotivebereich, indus-trielle und medizinische Anwendungen beherr-schen mit 63 Prozent Anteil den Akkumarkt. Derzeit sind Bleiakkus am weitesten verbreitet, aber mit der steigenden Nachfrage nach Ener-giespeichern mit hoher Entladeleistung inves-tieren Unternehmen zunehmend in die Lithium-ionen-Technologie. Der globale Akkumarkt wird trotz hunderter Batteriehersteller von vier Nati-

onen beherrscht: Südkorea mit Samsung SDI und LG Chem, Japan mit Panasonic, Sony, TDK, Hitachi, NEC, Toshiba, GS Yuasa und Mitsubishi Electric, China mit BYD und die USA mit A123 und Ultralife. Panasonic, Samsung SDI und LG Chem dominieren mit ihren Lithiumionen-Ak-kus die Märkte für tragbare Unterhaltungselekt-ronik und Hybrid-Elektrofahrzeuge.Diese oligopol-ähnliche Marktstruktur sieht Ac-cutronics als problematisch, besonders hinsicht-lich des wachsenden Medizintechnikmarkts, wo Akkus in vielen kritischen Anwendungen einge-setzt werden. Wenige, multinationale Unter-nehmen beherrschen Design, Entwicklung und Herstellung von Akkus. Dies ist riskant für OEMs, wenn die Hersteller strategische Änderungen an den Akkuzellen vornehmen. Produktent-wicklungszyklen im Verbrauchersektor betra-gen gewöhnlich sechs bis zwölf Monate, wäh-rend die Lebensdauer von Medizinprodukten mindestens zehn Jahre betragen muss.Die größten Umsätze machen Akkuhersteller je-doch auf dem Verbrauchermarkt. Daher können Änderungen hinsichtlich Technologie, Größe, Energiedichte und Verfügbarkeit von Akkuzel-len die Möglichkeiten von Akku-OEMs ein-schränken. Laut Accutronics kam es in der Ver-gangenheit mehrfach zu Lieferfluktuationen bei Zellen für medizinische Geräte. Daher sehen Unternehmen wie Accutronics in ihren Akkude-signs Redundanzen vor, damit Zellen verändert werden können, ohne dass sich dies auf Form,

Größe und Spezifikation des fertigen Akkus aus-wirkt. Accutronics rechnet damit, dass sich der Akkumarkt in den nächsten zehn Jahren grund-legend verändern wird und empfiehlt OEMs da-her, Akkus frühzeitig in ihren Designprozess ein-zubeziehen und Wert auf nachhaltige Beschaf-fung und Konstruktion zu legen.


Der Akkumarkt wirft im Verbrauchersektor die meisten Gewinne ab und wird von vier Nationen dominiert. Accutronics betrachtet dies vor allem für OEMs von langlebigen Medizinprodukten als problematisch.

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Kapital dringend benötigtToshiba bereitet Verkauf des Halbleiter-Kerngeschäfts vorToshiba hat Goldman Sachs damit beauftragt, beim Verkauf von 20 bis 30 Prozent seines Halbleiterge-schäfts behilflich zu sein. Nach ei-nem Finanzskandal in 2015 benö-

tigt das Unternehmen dringend Kapital. Toshiba bewertet die Halb-leitersparte mit etwa acht bis zwölf Milliarden US-Dollar. Die Auswahl eines Käufers soll bis Ende März er-folgen. Interesse am Kauf sollen bereits Canon, Western Digital, To-kyo Electron und verschiedene an-dere Beiteiligungsunternehmen bekundet haben.Derzeit verfügt Toshiba über drei Milliarden US-Dollar Eigenkapital, hat jedoch Verpflichtungen von vier bis sieben Milliarden US-Dollar aus dem Kernenergiegeschäft in den USA.Toshibas Problem ist, dass poten-ziellen Käufern bekannt sein dürf-te, wie dringend das Unternehmen Kapital benötigt. Es wird erwartet, dass Toshiba den Anteil am Chip-sektor für weniger als zwei Milliar-den US-Dollar verkauft, um zum Ende des Geschäftsjahres im März einen Gewinn von 1,3 Milliarden US-Dollar aufweisen zu können.

Toshiba bereitet den Börsengang und Verkauf von 20 bis 30 Prozent seiner Halbleitersparte vor. Das Unternehmen benötigt nach Ver-lusten aus dem Kernenergiege-schäft dringend Kapital. infoDIREKT 811ei0217

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Mega-DealNXP-Aktionäre machen Weg für Übernahme durch Qualcomm frei

Eine Millardenfusion in der Chip-branche rückt ein Stück näher, denn die Aktionäre des niederlän-dischen Halbleiterherstellers NXP bewilligten Ende Januar ein Über-nahmeangebot des US-Herstellers Qualcomm. Alle noch zurückgehal-tenen Firmenanteile können nun übernommen werden.Insgesamt ist die Übernahme, der die NXP-Aktionäre nun auf einer außerordentlichen Versammlung am 27. Januar zustimmten, von NXP durch Qualcomm 47 Milliar-den US-Dollar wert. Dieses Volu-men ergibt sich daraus, dass der

US-Konzern dem niederländischen Halbleiterhersteller je Aktie 110 Dollar zahlen wird. Es ist vorgese-hen, die bereits seit Oktober 2016 geplante Akquise bis Jahresende 2017 abzuschließen. Nach Anga-ben des Analysehauses IHS ist Qualcomm in Sachen Umsatz welt-weit die Nummer drei, NXP belegt den siebten Platz. Der Merger reiht sich ein in eine Übernahmewelle in der Halbleiterbranche, die den har-ten Marktbedingungen in diesem Umfeld geschuldet ist.

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Halbleiterhersteller NXP: Die Aktionäre stimmten nun der Übernahme durch Qualcomm zu.

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Für industrienahe AnwendungenRaspberry Pi 3 Compute-Modul

Der Distributor RS Components hat eine Version des Raspberry Pi Compute Module vorgestellt, das auf der Raspberry Pi 3-Architektur basiert. Das CM3 genannte Modul passt in einen Standard DDR2-SO-DIMM-Sockel und bietet die glei-chen Grundfunktionen wie das Raspberry Pi 3. Es enthält einen 64-Bit-Broadcom BCM2837-Pro-zessor, in den ein mit bis zu 1,2 GHz getakteten ARM Cortex-A53 Quadcore integriert ist, sowie 1 GByte LPDDR2-RAM. Das Modul bietet einen 4 GByte On-Board-eMMC-Flash und behält ein zum ursprünglichen Compute-Module (CM1) identisches Pin-out. Das CM3 nimmt etwa 4 W Leistung auf.Zusätzlich ist beim Distributor das ebenfalls neue low-cost Raspberry Pi 3 Compute-Module Lite (CM3L) erhältlich. Das Board-Modul ver-fügt zwar über den BCM2837-An-wendungsprozessor und 1 GByte RAM, hat aber keinen On-Board-Flash-Speicher. Entwickler können stattdessen auf ihrer anwendungs-spezifischen Basisplatine ein eMMC-Device oder einen SD-Kar-tensockel vorsehen.Das Compute-Module gibt es auch als Teil eines Entwicklungskits, das ein Compute-Module und ein IO-Board enthält. Die Open-Source-Entwicklungsplatine bringt alle IO-Verbindungen des CM1, CM3 oder CM3L auf Pin-Header und Flexi-Steckverbinder zusammen und er-möglicht dem Entwickler On-Board-eMMC-Flash über USB zu programmieren. Das Kit dient als Prototyping-Plattform. Die Module werden weiterhin im Vereinigten Königreich hergestellt. Es stehen jedoch bei sehr großer Nachfrage genügend Produktionskapazitäten in Japan zur Verfügung.

[2] Das Raspberry Pi 3 CM3 ist für die Integration in industrielle An-wendungen konzipiert und sup-portet unter anderem Windows 10.

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Bilder: RS Components

Nach dem geplatzten Verkauf nach ChinaAixtron-CEO steigt ausMartin Goetzeler, der amtierende Vorstandsvorsitzende der Aixtron SE, wird das Unternehmen mit Ab-lauf seiner Bestellung zum 28. Feb-ruar 2017 verlassen. Das ehemalige Vorstandsmitglied von Aixtron und derzeitige Aufsichtsratsvorsit-zende Kim Schindelhauer über-nimmt interimsmäßig Goetzelers Aufgaben als CEO und CFO zum 1. März 2017 bis ein Nachfolger ge-funden ist. Die eingeschlagene Strategie wird unverändert fortge-führt. Professor Dr. Wolfgang Blätt-

chen, bisher stellvertretender Auf-sichtsratsvorsitzender, übernimmt für die Dauer der Vorstandstätig-keit von Kim Schindelhauer den Vorsitz im Aufsichtsrat.


Vorstandsvor-sitzender Mar-tin Goetzeler verlässt die Aixtron SE.

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[1] Das neue Raspberry Pi 3 Compu-te-Module von RS Components passt in einen Standard-DDR2 SO-DIMM-Sockel.

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Quarze/Oszillatoren Coverstory


Quarze und OszillatorenMärkte, Trends und Technologien

Der Markt für frequenzgebende Bauelemente (Quarze und Oszillatoren) war in 2016 geprägt von Anbieterkon-solidierung und Preisdruck sowie durch marktübergreifende Unsicherheiten wie etwa dem Brexit, den welt-weit zunehmend national-protektionistischen Tendenzen und der US-Wahl. Autor: Christian Dunger

Für 2017 sind weitere Anbieterkonsolidierungen zu erwarten, deren Folgen zunehmend an Ein-fluss auf den weltweiten Anbieter- und Absatz-

markt gewinnen sollten. Der kontinuierliche Abwärtstrend bei den Stückpreisen hat für einige Hersteller mittlerweile ernsthafte Folgen. Aufgrund der teilweise sinkenden Nachfrage und gestiegener Fertigungskosten haben Hersteller in den vergange-nen 12 Monaten in etlichen Fällen die Produktion bestimmter Oszillator- und Resonatortypen einge-stellt. Das Gleiche gilt auch für einige Halbleiter, die in verschiedenen Oszillatortypen eingesetzt werden.

Aller Wahrscheinlichkeit nach wird sich dieser Trend im Jahr 2017 fortsetzen.

Über einen langen Zeitraum galt Kyocera als die einzige Bezugsquelle von Standard-Keramikgehäusen für Quarze und Oszillatoren – entsprechend groß war die Begeisterung in der Branche, als zwei neue Unter-nehmen in den Markt einstiegen. Infolge des anhal-tenden Preisverfalls und des wachsenden Preisdrucks hält einer dieser Hersteller – NTK – die Produktion dieser Komponenten jedoch mittlerweile nicht mehr für wirtschaftlich rentabel und wird daher aus dem Markt aussteigen. Auch die steigenden Fertigungs-

Auschnitt aus dem Quarze- und Oszillatoren-Angebot von WDI.

Bilde

r: WDI

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elektronik industrie 02/2017 15



kosten in China sowie Wechselkurs-schwankungen dürften im Laufe des Jahres zu Preiserhöhungen führen und gegebenenfalls weitere Anbieter zum Aus-stieg aus dem Markt veranlassen.

Ein derartiges Szenario ist außerdem ein guter Nährboden für Fälschungsaktivitäten. In 2017 wird daher für viele Unternehmen die Frage der Rückver-folgbarkeit noch wichtiger werden und die Anzahl der Komponenten, die einer noch genaueren Prüfung unterzogen werden, dürfte weiter steigen.

Der Einsatz von Konformitätsbewertungssystemen, wie etwa dem JOSCAR-System (Joint Supply Chain Accreditation Register) für die Rüstungsindustrie, wird von Kunden zunehmend zur Vorbedingung für den Abschluss von Lieferverträgen gemacht werden. Diese Systeme bedeuten jedoch nicht unerhebliche zusätzliche Kosten für die Lieferanten. Daher ist es durchaus plausibel zu behaupten, dass entweder die Margen weiter erodieren werden oder die Preise stei-gen müssen.

Bei der Rückverfolgbarkeit verlässt sich die Branche derzeit primär auf die sogenannten „Datecodes“ der Produkte. Damit wird jedoch nicht unbedingt die Produktionscharge identifiziert, sondern lediglich das letzte Testdatum im Hause des Herstellers. Über-produzierte Ware wird gelagert, erneut getestet und zum Zeitpunkt des Versands markiert. Die Produk-tionscharge, von der die Teile stammen, kann damit jedoch möglicherweise nicht eindeutig identifiziert werden. Überdies wird aufgrund der wachsenden Miniaturisierung die Anbringung der Markierungs-codes aufgrund des Platzmangels zunehmend prob-lematisch.

Da zudem viele Teile als „Markenprodukt“ bezie-hungsweise sogenannte Private-Label-Produkte ver-kauft werden, ist es für den Kunden nicht immer einfach genau festzustellen, in welcher Fabrik oder Produktionsanlage die Teile tatsächlich hergestellt worden sind. Man darf gespannt sein, wie es den Lieferanten gelingt, dieses besondere, potenziell heik-le Problem, in den Griff zu bekommen.

Durch die wachsende Anzahl gesetzlicher Bestim-mungen im Bereich RoHS und REACH entstehen zudem weitere Kosten in der Lieferkette. Neuesten Schätzungen zufolge sind der Elektronikbranche durch diese Umweltrechtsvorschriften bisher Kosten in Höhe von 35 Milliarden Dollar entstanden – wobei die Schätzungen variieren. Derzeit erfasst die REACH-Liste 169 Substanzen, mit diversen Anhän-gen zu den Rechtsvorschriften. Für 2017 ist eine Prü-fung der gegenwärtigen Bestimmungen geplant, die zweifellos zu weiteren Anforderungen im Bereich

Bei Quarzen und Oszillatoren dürfte sich der Trend zu Lö-sungen mit noch weniger Phasenrauschen, höheren Fre-quenzen und niedrigerer Betriebsspannung sowie weite-rer Miniaturisierung fortsetzen. Mittlerweile gibt es Oszil-latoren, die bis 260 °C einsetzbar sind. Für dieses Jahr kann mit einer weiteren Erhöhung der möglichen Be-triebstemperaturen gerechnet werden. Den Prognosen der Hersteller zufolge wird der Einsatz der MEMS-Technik weiter steigen, es gilt jedoch als unwahrscheinlich, dass sie die gegenwärtig führende Quarztechnologie in der näheren Zukunft ersetzen wird.

Eck-DatEn

Konformität führen wird – und damit weitere Kostensteigerungen auf der Produktionssei-

te zu erwarten sind.

Technologie der Quarze und Oszillatoren

Was die Technologie im Bereich Quarze und Oszil-latoren selbst betrifft, so

dürfte sich der Trend zu Lösungen mit noch weniger Phasen-

rauschen, höheren Frequenzen und niedrigerer Betriebsspannung sowie weiterer Miniaturisierung fortsetzen. Auch die Hersteller von Halbleitern arbei-ten mit Hochdruck an der Entwicklung neuer, immer komplexerer und kleinerer Chipsätze.

Beim Blick auf den Markt für Quarze im Jahr 2017 deuten die erhobenen Daten darauf hin, dass mit einem sinkenden Bedarf an einzelnen Quarzen zugunsten von fertigen Quarzoszillatoren in immer k leiner werdenden SMD-Keramikgehäusen gerechnet werden kann, auf die in naher Zukunft etwa 60 bis 70 Prozent der Gesamtproduktion ent-fallen dürfte.

Auch wird die weit verbreitete CMOS-Logik zuneh-mend durch neue Techniken wie HCSL- und CML-Logik ersetzt werden. Da heutige Systeme immer größere Datenmengen verarbeiten müssen, sind deut-lich höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten erforderlich. Dafür werden wiederum höhere Fre-quenzen und kürzere Transitions-Zeiten benötigt.

In Verbindung mit den höheren Geschwindigkeiten werden auch die Anforderungen an die Phasen-rausch- und Jitter-Leistung immer weiter steigen. In allen modernen Datenübertragungssystemen spielt die Datenintegrität eine zentrale Rolle, da sie durch Phasenrauschen und Jitter erheblich beeinträchtigt werden kann. Traditionell ließ sich dieses Leistungs-merkmal am besten durch die Verwendung von Schwingquarzen im Grundton mit hoher Frequenz verbessern – doch den verfügbaren Frequenzen und der damit erzielten Performance sind Grenzen gesetzt. Auch sind die Entwickler von Oszillatoren durch die

Quarzoszillator mit CML-Ausgang von Mtron PTI.

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derzeit am Markt verfügbaren Halbleiter in gewisser Weise eingeschränkt. Gemeinsam mit den Halblei-terherstellern arbeitet die Branche jedoch kontinuier-lich an der Entwicklung neuer Produkte. Für 2017 kann daher mit einem wachsenden Angebot an Oszil-latoren gerechnet werden, die in dieser Hinsicht eine bessere Performance aufweisen, was wiederum die Entwicklung schnellerer, besserer Datenübertra-gungssysteme fördern dürfte.

Betrieb bei hohen UmgebungstemperaturenEin weiterer Bereich der Oszillatorentwicklung, wel-cher zunehmend an Bedeutung gewinnt, ist der Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen. Während die meisten Oszillatorhersteller bisher Produkte lie-fern konnten die bis 150 °C funktionieren, war ein Betrieb bei 200 °C vor geraumer Zeit noch undenkbar. Mittlerweile gibt es jedoch für Bohrungen unter Tage entwickelte Oszillatoren, die bis 260 °C einsetzbar sind. Für 2017 kann mit einer weiteren Erhöhung der möglichen Betriebstemperaturen gerechnet werden. Die Herausforderung für derartige Leistungseigen-schaften liegt nicht im Bereich des verwendeten Quar-zes, sondern bei den verwendeten Substraten, den Gehäusen und Montagesystemen, die für hohe Aus-dehnungskoeffizienten ausgelegt sein müssen. Da beispielsweise in der Ölindustrie Bohrungen in immer größeren Tiefen durchgeführt werden, müssen die Bohrmeißel und die zugehörige Elektronik bei immer höheren Temperaturen funktionieren – ein Faktor, der die Entwicklung in diesem Sektor stark voran-treibt.

MEMS-OszillatorenAn dieser Stelle sollten auch die MEMS-Oszillatoren erwähnt werden. Ehemals Discera ist heute im Besitz der Microchip Technology Inc. und der einzig weite-

re Hersteller Si Time Corportion kooperiert mit diver-sen Akteuren am Markt – sei es in der Distribution oder auch im Bereich der sogenannte Private-Label-Anbieter, welche die Si-Time-Produkte unter eigener Bezeichnung und eigenem Markenamen vertreiben – um weitere Geschäftsanteile zu sichern beziehungs-weise neue Anwendungssegmente zu akquirieren. MEMS-Oszillatoren werden als programmierte Oszil-lator-Module angeboten. Anders als bei Quarzpro-dukten besteht hier jedoch immer noch das Problem, dass lediglich zwei Hersteller am Markt existieren. Durch den von Microchip und Si Time verfolgten Vermarktungsansatz werden die Produkte jedoch über Distributoren zunehmend besser verfügbar. Es ist jedoch gerade auch aus kommerzieller Perspektive zu erwähnen, dass es sich bei den meisten der ange-botenen MEMS-Oszillatoren um sogenannte Sole-Source-Produkte handelt und es keine echten Ersatz-typen gleicher Technologie gibt. Man ist also als Anwender auf den einen Hersteller im Hintergrund angewiesen. Was dies im Zweifel bedeutet, braucht hier nicht erläutert zu werden.

MEMS-Oszillatoren mechanisch belastbarerMEMS-Oszillatoren bieten hinsichtlich der mecha-nischen Belastbarkeit Vorteile gegenüber Quarzbau-teilen, allerdings sind hier auch Aspekte der Alte-rungseigenschaften sowie Langzeitstabilität zu berücksichtigen, welche mangels vorhandener Erfah-rungen im Bereich des Unbekannten liegen. Vergli-chen mit Quarzanwendungen liegen für MEMS-Pro-dukte derzeit noch nicht so viele Langzeit-Leistungs-daten vor, die erst im Laufe der Zeit erhoben werden können. Den Prognosen der Hersteller zufolge wird der Einsatz der MEMS-Technik im Jahr 2017 weiter steigen, es gilt jedoch als unwahrscheinlich, dass sie die gegenwärtig führende Quarztechnologie in der näheren Zukunft ersetzen wird.

Grundsätzlich lässt sich für den Markt der frequenz-gebenden Bauelemente voraussagen, dass die Perfor-mance und Leistungsfähigkeit der Komponenten bei gleichzeitiger zunehmender Miniaturisierung steigen wird. Der wachsende Preisdruck auf die Hersteller und Anbieter wird zu weiteren Konsolidierungen führen – dies bedeutet nicht nur potenzielle Zusam-menschlüsse und Übernahmen, sondern auch die Möglichkeit des vollständigen Exits von Anbietern durch Geschäftsaufgabe oder Insolvenz. (jj) n

AutorChristian DungerVorstandsvorsitzender der WDI AG.


MEMS-Oszillatoren von Microchip (ehe-mals Discera).

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Quarze/Oszillatoren


Phasenregelkreises (PLL) zur Erzielung eines niedrigeren Jitter und geringen Pha-senrauschens deutlich weiterentwickelt.

Aktuelle Silizium-MEMS-Taktgeber vereinen geringes Phasenrauschen, nied-rigen Jitter mit einer hohen Widerstands-fähigkeit gegen äußere Einflüsse wie Stö-ße, Erschütterungen, Vibrationen, Luft-ströme und schnelle Temperaturwechsel. Diese Leistungsmerkmale ermöglichen die Entwicklung zuverlässiger und leis-tungsfähiger Produkte für Applikationen

in den Bereichen Telekommunikation, Netzwerktechnik, Speicher, Server sowie Industrie-, Automobil-, Militär- und Luft- und Raumfahrtanwendungen.

MEMS-ZuverlässigkeitBeim MEMS-Resonatordesign besteht vollständige Kontrolle über die Form und Konstruktion des Resonators und somit über alle Resonanzmoden. MEMS-Oszil-latoren sind frei von Störmodi, weshalb keine durch den Resonator hervorgerufe-

Taktgeber auf MEMS-BasisPräzise, widerstandsfähige Silizium-MEMS-Oszillatoren

Quarz-Oszillatoren werden seit über 75 Jahren in der Elektronikindustrie für Anwendungen eingesetzt, die präzise Frequenzen (ppm) benötigen. Aufgrund der Schwächen von Quarz und der höheren Wirt-schaftlichkeit und Möglichkeit der Massenproduktion in der Siliziumtechnologie werden Quarz-Oszilla-toren immer mehr durch Silizium-MEMS-Taktgeber verdrängt. Autoren: Jim Holbrook, Markus Lutz

Der erste MEMS-basierte Oszilla-tor kam im Jahr 2006 auf den Markt und zeigte hohe Erschüt-

terungs- und Vibrationsfestigkeit. Effekte wie plötzliche Frequenzsprünge bei bestimmten Temperaturen (Activity-Dips und Mikrosprünge) treten bei Silizium-MEMS-Oszillatoren nicht auf. Seit dieser ersten Version eines MEMS-Oszillators wurde die Technologie durch Verbesse-rung des mikromechanischen Resonators, der Temperaturkompensation und des

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Silizium-MEMS-Oszillatoren besitzen eine hohe Erschütterungs- und Vibrationsfestig-keit. Temperaturbedingte Frequenzsprünge wie sie Quarz-Oszillatoren zeigen, treten bei MEMS-Taktgebern nicht auf. Durch diese Vorteile und die Möglichkeit der Massenpro-duktion in der Siliziumtechnologie werden Quarze immer mehr durch Silizium-MEMS-Oszillatoren verdrängt. Die MEMS-Bauele-mente lassen sich durch ihre geringe Tem-peraturempfindlichkeit in unmittelbarer Nä-he von Prozessoren oder SoCs einsetzen, deren Temperaturtransienten bei quarzbasi-serten Oszillatoren zu starken Frequenzver-schiebungen führen würden.

Eck-DATEN

nen Activity-Dips auftreten. Der Resona-tor besteht aus einer einzelnen mechani-schen Struktur aus einkristallinem Silizi-um. Die Bruchfestigkeit der Siliziumstruk-tur beträgt 7 GPa und ist damit etwa 14 Mal höher als die von Titan. Während der Oszillation bewegt sich der Resonator um weniger als ein Prozent des Abstands zwi-

schen den Seitenwänden des Aufbaus. Damit der Resonator die Seitenwände berührt, wäre eine Beschleunigungskraft von über einer Million g erforderlich.

Während der MEMS-Herstellung wird der Resonator mit einem Epi-Seal-Prozess gereinigt und hermetisch versiegelt, um Alterungserscheinungen zu verhindern. Dieser Prozess ist die Grundlage der hohen Zuverlässigkeit von MEMS-Oszillatoren.

VibrationsfestigkeitMEMS-basierte Oszillatoren sind wider-standsfähiger gegen eine Reihe von äuße-ren Einflüssen wie Stöße, Erschütterungen und Vibrationen. Sie besitzen eine 1000- bis 3000-fach geringere Masse als Quarz-Resonatoren. Dadurch wirkt bei Erschüt-terungen oder Vibrationen eine geringere Beschleunigungskraft auf den Silizium-resonator als bei Quarz, was zu geringeren Frequenzverschiebungen führt. Konst-ruktion und Größe von MEMS-Resona-toren im Vergleich zu Quarz-Resonatoren

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Quarze/Oszillatoren


sind in Bild 1 gegenübergestellt. Bild 2 erläutert die Vorteile bezüglich des Pha-senrauschens eines SiliziumMEMS-Super-TCXO (temperaturkompensierter Oszillator) im Vergleich zu einem Quarz-

TCXO. Die breitbandige Vibrationsamp-litude beträgt 7,5 gRMS über einem Fre-quenzbereich von 15 Hz bis 2 kHz. Der MEMS-TCXO zeigt in diesem Schwin-gungsfrequenzbereich ein etwa 20 Mal

geringeres Phasenrauschen. Dies ist von Vorteil für Systeme, die Belastungen in diesem Frequenzbereich ausgesetzt sind, beispielsweise bei Kommunikationssys-temen in der Nähe von Zuglinien, U-Bahn-Stationen und Flughäfen.

TemperaturempfindlichkeitÄnderungen der Umgebungs- und Board-temperatur induzieren eine thermische Belastung für den Oszillator. Die schnells-ten thermischen Transienten entstehen gewöhnlich beim Hochfahren des Systems und wenn das System von einem Niedrig-leistungsmodus in den Hochleistungsmo-dus übergeht. Da Oszillatoren häufig in der Nähe von Prozessoren oder SoCs (Sys-tem on Chip) platziert sind, können sie starken Temperaturänderungen ausgesetzt sein. Dies führt bei Quarz-Oszillatoren zu starken Frequenzabweichungen.

Elite-Plattform-Oszillatoren basierend auf aktueller MEMS-Timingarchitektur sind besonders gut für die Verwendung in Systemen geeignet, die aufgrund ihrer Dual-MEMS-Konfiguration schnellen Temperaturveränderungen ausgesetzt sind. In dieser Architektur (Bild 3) dient ein zweiter MEMS-Resonator als Tempe-ratursensor. Unkompensierte MEMS wei-sen einen steilen, jedoch meist linearen Frequenz-Temperatur-Verlauf auf. Diese Eigenschaft wird in der Elite-Plattform genutzt, um den zweiten MEMS-Resona-tor als Temperatursensor mit einer Stei-gung von etwa -7 ppm/°C zu verwenden. Der Abstand zwischen Resonator und Temperatursensor beträgt nur 200 µm, da beide Bauelemente auf dem gleichen Sub-strat liegen. Damit wird eine gute thermi-sche Kopplung zwischen Resonator und Temperatursensor erreicht, die bei Quarz-Oszillatoren auf Grund der räumlichen Trennung auf dem Chip nicht möglich ist. Diese Vorteile und Fortschritte der TDC-basierten Mess- und Wandlertechnik ermöglichen eine Temperaturstabilität des Systems von ±100 ppb (Bild 4).

LuftströmeVeränderliche, turbulente Luftströme kön-nen zu System- und Temperaturverände-rungen durch die Variation des Wärme-stroms aus dem Oszillator verursachen. In Bild 5 ist die Allan-Deviation (ADEV) bei Auftreten von Luftströmen mit einer

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3

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1Bild 1: Vergleich von Quarz- und Silizium-MEMS-Oszillatorstrukturen.

Bild 2: Vergleich des Phasenrauschens bei einer Zufallsschwin-gung für Quarz-TCXOs und Silizium MEMS-Super-TCXOs.

Bild 3: Grundlegender Aufbau und Vorteile der Dual-MEMS-Oszillator-Architektur.

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Mittelungszeit von einer bis eintausend Sekunden dargestellt. Sind MEMS-Oszil-latoren turbulenten Luftströmen ausge-setzt, lassen sich kaum negative Auswir-kungen auf die ADEV nachweisen und eine bis zu 38 Mal bessere Leistung im Messbereich mit einer Mittelungszeit von einer bis zehn Sekunden aufzeigen.

Die Allan-Deviation ist ein Zeitbe-reichsmaß für die Frequenzstabilität. Sie stellt eine Zweiwert-Varianz von kontinu-ierlich in der Beobachtungszeit gemesse-nen Mittelwerten dar und zeigt, wie sich die durchschnittliche Frequenz über ein Zeitintervall ändert. Eine gute ADEV-Leistung ist wichtig für Präzisions-TCXOs für Telekommunikationsapplikationen.

Phasenrauschen- und Jitter-PerformancePhasenrauschen und Jitter, die neben der Frequenzstabilität die wichtigsten Merk-male eines Oszillators sind, haben eine direkte Auswirkung auf die Systemleis-tung, besonders auf Parameter wie die Bitfehlerrate (BFR) bei seriellen Datensys-

temen.Spannungsgesteuerte MEMS-Oszillatoren verwenden einen linearen, rauscharmen ADC mit hoher Auflösung, um eine gute Phasenrauschleistung zu erzielen. Si-MEMS-Oszialltoren zeigen ein integriertes RMS-Phasen-Jitter (IPJ) von 82 Femtosekunden unter Verwendung der IEEE802.3-2015 10 GbE Jitter-Tole-ranzmaske von 1,875 bis 20 MHz. Statis-tisch gesehen konsumiert der Elite-Refe-renztakt nur 0,024 Prozent des Gesamt-budgets für RMS-Zufalls-Jitter von 4,1 ps. Die vorgestellten MEMS -Oszillatoren erfüllen daher die Jitter-Anforderungen von 40 GbE und 100 GbE. Damit stellen sie nur 0,37 % des Jitter-Gesamtbudgets unter Nennbedingungen dar. (na)

AutorenJim HolbrookMitarbeiter bei Sitime Markus LutzCTO, Executive Vice President Sitime


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Bild 4: Tempera-turabhängige Fre-quenzstabilität der MEMS-Super-TCXOs.

Bild 5: Allan-Deviati-on des SiT5356-MEMS-Oszillators im Vergleich zu einem Quarz-Oszillator bei Vorhandensein von Luftströmen.

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Quarze/Oszillatoren


Seit 2012 haben sie mit der neuen Linie Red Frequency Quarze und

Oszillatoren im Programm. Diese Produkte adressieren Märkte,

die bereits durch Spezialanbieter besetzt sind. Was waren die

Gründe für die neue Linie?

Verena Engelhardt: Da Intertec bereits Relais und Halbleiter ver-treibt, war es naheliegend auch die supplementären Produkte Quarze und Oszillatoren in das Produktportfolio aufzunehmen. Die Kunden und Märkte kennt Intertec bereits und hatte auch schon in der Vergangenheit für Frequenzprodukte Anfragen erhalten. Nach genauer Untersuchung der Marktbegebenheiten haben wir festgestellt, dass auch in einem sehr umkämpften Markt es sehr wohl noch Potenzial für einen neuen Anbieter gibt, der preislich so interessant anbietet, dass Kunden quasi nicht umher kommen diesen unter die Lupe zu nehmen und dann von der Qualität, die sie geboten bekommen erstaunt werden. Wer im sich konzentrierenden europäischen Markt als Newcomer erfolgreich sein will, muss diesen Spagat beherrschen, ansonsten hätte man sich diese Investition von vorne herein sparen müssen.

Red FRequency

name ist Programm2012 feierte ein neuer Produktbereich bei Intertec Premiere: Red Frequency. Quarze, Oszillatoren und SAW- Filter werden als eigenständige Produkte mit eigenen Artikelbezeichnungen aufgenommen und ergänzen das Intertec-Sortiment. Verena Engelhardt als Chief Sales Officer bei Intertec für diesen Produktbereich zuständig, stellte sich den Fragen der Redaktion.

Intertec, das unternehmen

Die 1993 von Christian Peter gegründete Intertec Components hat ihr Produktspektrum im Laufe der Jahre ständig erweitert. Als Dis-tributor, ursprünglich von Relais bekannter Hersteller, wurde ab 1997 mit der neuen Produktsparte Elektromagnete der Bekannt-heitsgrad weiter gesteigert. Diese Produkte basieren auf einer eng verwandten Technologie zu den herkömmlichen elektromechani-schen Relais und somit konnte man schon auf einen gewissen Er-fahrungsschatz zugreifen. Der nächste bedeutetende Schritt in der Intertec-Historie war die Definition der Smart-Distributor-Philoso-phie. Als Smart-Distributor verbindet Intertec die Vorteile eines Non-Franchisers mit den Vorteilen eines Franchise-Distributors. Dieses Geschäftsmodel, wo sich Intertec als Trendsetter und euro-päischen Marktführer sieht, konnte sowohl im Relaisgeschäft wie auch in der internationalen Vermarktung von Halbleitern, schwer-punktmäßig der Marken TI, Maxim, Microchip oder Analog Devices nunmehr seit annährend 20 Jahren erfolgreich umgesetzt werden.

eck-daten

Durch den Umzug von Frei-sing nach Hallbergmoos liegt Intertec jetzt in unmit-telbarer Nähe zum Flugha-fen München.

Bilde

r: Int

ertec

22_ Interview Intertec_503 (jj).indd 22 02.02.2017 13:02:44


Wie hat sich bislang das Geschäft mit Red Frequency entwickelt?

Seit 2011 positionieren wir uns im europäischen Markt und konn-ten schon einige Kunden für Red-Frequency-Produkte gewinnen. Im Jahr 2012 haben wir Schukat als unseren Masterdistributor ausgewählt. Mithilfe von Schukat können wir Kunden mit drin-genden Bedarfen und Mengen unter der Verpackungseinheit kurzfristig beliefern. Bei Schukat haben wir unser Standardport-folio lagernd verfügbar.

Quarze und Oszillatoren sind Massenprodukte, benötigen aber oft

Unterstützung beim Design-In. Wie sind sie da aufgestellt?

Zum Großteil bekommen wir Kundenanfragen, die eine Alter-native zu einem bislang eingesetzten Quarz/Oszillator haben möchten. Hier wird kein Design-In benötigt. Dennoch haben wir einen Techniker im Haus, der für unsere Kunden beratend tätig ist.

Wie stellen Sie die hohe Qualität Ihrer Produkte sicher?

In den Werken von Red Frequency gibt es eine strenge Waren-ein- und -ausgangskontrolle sowie optische Inspektionen. Des Weiteren werden Gehäuseabmessungen und Verpackungen nach


Verena Engelhardt ist als Chief Sales Officer bei Intertec zuständig für die

Betreuung der europäischen Key

Accounts.

ESD-Vorschrift stetig überprüft. Regelmäßig kontrollieren wir die Verfahrensabläufe und Anlagen. Red Frequency verfügt über ein Prüflabor, in dem zum Beispiel die Gehäuse-Druckfestigkeit eines Uhrenquarzes getestet wird. Dort finden auch elektrische Tests unter erschwerten Umgebungsbedingungen statt, wie der Temperaturtest im Klimaschrank bei +70 °C. Für Anwendungen im Industrie- und Automotive-Sektor ist dies besonders wichtig.

Denken sie an eine Erweiterung – auch bei den Oszillatoren? Wir

denken hier an MEMS-Oszillatoren?

Wir möchten uns in erster Linie auf unser Standardproduktport-folio konzentrieren. Hier können wir mit guter Qualität, gutem Preis und kurzer Lieferzeit punkten. In unserem Produktport-folio sind zu den Quarzen und Oszillatoren auch Keramikreso-natoren und SAW-Filter zu finden. Wir sind uns des ständigen Wandels und Fortschritts der Technik bewusst und wollen daher auch unser Produktportfolio weiter ausbauen. (jj)

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Quarze/Oszillatoren


Als europaweit erstes autorisiertes Distri-butionsunternehmen bietet SE Spezial-Electronic jetzt für alle Standard-MEMS-Oszillator-Familien von Sitime (Eigen-schreibweise: SiTime) einen eigenen 24-Stunden-Programmierservice an. Die Auswahl der jeweiligen Komponenten inklusive Definition der gewünschten technischen Parameter erfolgt per Maus-klick im eigens dafür eingerichteten eShop. Ausgeliefert werden die im haus-eigenen Servicecenter programmierten Bauteile spätestens 24 Stunden nach Auf-tragseingang.

MEMS-basierte Oszillatoren sind längst nicht mehr nur ein Nischenprodukt. Auf-grund ihrer vielfältigen technischen und wirtschaftlichen Vorteile erobern sie sich immer mehr bislang von quarzbasierten

Komponenten dominierte Märkte. So fin-den die Produkte von Sitime inzwischen auch als hochpräzise Zeitgeber für Tele-kom- oder Netzwerkapplikationen oder als AEC-Q100-qualifizierte Oszillatoren für Automotive Safety Integrity Level (ASIL)-Applikationen großen Zuspruch. Mit der Folge, dass die Nachfrage nach MEMS-basierenden Oszillatoren seit geraumer Zeit kontinuierlich weiter steigt. Insgesamt über 500 Millionen MEMS-Oszillatoren verschiedener Art konnte Sitime bereits absetzen.

Für Rolf Aschhoff, Vicepresident Mar-keting & Sales bei SE Spezial-Electronic, kommt diese Entwicklung nicht überra-schend. „Ein wichtiger Punkt für die zunehmende Kundenakzeptanz ist sicher-lich, dass MEMS-Oszillatoren neben ihren

SE SpEz ial-ElEctronic StartEt EuropawEit

24-Stunden-programmierservice für Sitime-MEMS-oszillatoren

infoDirEKt 541ei0217

herausragenden technischen Werten zusätzlich auch noch den Vorteil der indi-viduellen Programmierbarkeit bieten. Die Verwendung von Standard-Halbleiterpro-zessen und Verpackungsprozessen der Halbleiterindustrie garantiert eine nahezu unbeschränkte Verfügbarkeit und extrem kurze Vorlaufzeiten, vor allem, wenn man die Bauteile auch noch nahe beim Kunden programmiert.“

Das MEMS-Oszillatoren-Programmier-center von SE Spezial-Electronic ist dafür ausgelegt, innerhalb kurzer Zeit nahezu jede gewünschte Menge vom Einzelmuster bis hin zu großen Serienstückzahlzahlen zu liefern. Aktuell können bis zu 3000 Bau-teile pro Stunde programmiert und gegur-tet werden, wobei Kunden anfangs die Wahl zwischen acht Bauteileserien und vier Gehäusegrößen haben. „Ich gehe davon aus, dass das hohe Maß an Versorgungssi-cherheit und die durch unser neues Servi-ceangebot nochmals drastisch verkürzten Lieferzeiten schon bald noch viel mehr potenzielle Anwender zum Einsatz von MEMS-Oszillatoren bewegen werden“, ist sich Rolf Aschhoff sicher. (jj) n

Bild:

SE Sp

ezial

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tronic

Mit einer Produktionskapazität von aktuell 3000 Bauteilen pro Stunde ist

SE Spezial-Electronic für die sich abzeichnende stark steigende Nach-

frage nach MEMS-Oszillatoren bestens gerüstet.

Rolf Aschhoff, Vice President Marketing & Sales.

phaSEnrauSchEn von nur 131 DBc/hz BE i 100 Khz

ultraminiatur-vcXosDie spannungsgesteuerte Quarzoszillato-ren (VCXOs) der Reihe IQXV-93 von IQD haben ein Phasenrauschen von 131 dBc/Hz bei 100 kHz und ein RMS-Phasenjitter von 0,9 ps (12 kHz bis 20 MHz) in einem hermetisch dichten 6-Pad-Keramikgehäu-se von 2,5 mm x 2,0 mm x 1,0 mm nach dem Industriestandard. Der VCXO ist in einem Frequenzbereich von 8 MHz bis 1,5 GHz erhältlich. Als Versorgungsspannun-gen sind 2,5 und 3,3 V möglich, und zwar über einen Betriebstemperaturbereich von

-40 bis +85 °C. Die Frequenz ist extern durch das Anlegen einer Steuerspannung (1,65 V nominal) einstellbar, welche die Ausgangsfrequenz um eine Mindest-APR von ±35 ppm hochziehen kann. Das ermöglicht eine absolute Frequenzeinstel-lung sowie eine Korrektur der Quarz-Alte-rung. Eine Einschalt-/Ausschalt-Funktion auf Anschlusspin 2 ermöglicht die Aus-schaltung des VCXO.s (jj) n

infoDirEKt 544ei0217Der spannungsgesteuerte Quarzoszillator (VC-XOs) aus der Reihe IQXV-93 von IQD.

Bild:

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26 elektronik industrie 02 / 2017

Quarze/Oszillatoren


Mit immer komplexerer Automobilelekt-ronik und höheren Packungsdichten auf miniaturisierten Platinen steigt der Bedarf an Oszillatoren mit geringen Abmessun-gen. Die SMD-Siliziumoszillatoren von Petermann-Technik sind mit ihrer kom-pakten Bauweise, einem Betriebstempe-raturbereich bis 125 °C sowie Schock- und Vibrationsfestigkeit für den Einsatz im Automotive-Bereich geeignet. Mit der For-derung nach hohem Betriebstemperatur-bereich, Schock- und Vibrationsfestigkeit und kleinen Abmessungen für den Einsatz auf miniaturisierten Platinen kommen SMD-Quarze als Taktgeber an die Gren-zen ihrer Einsetzbarkeit in der Automo-bilelektronik. Da sich bei Quarzen in klei-nen Gehäusen der Widerstand stark erhöht, wird der von Fahrzeugherstellern geforderte Safety-Faktor von ≥10 oft nicht mehr eingehalten. Systemdesigner wei-chen daher vermehrt auf SMD-Silizium-oszillatoren aus. Mit einem Automotive-Oszillator können höhere Lasten getrieben

von -55 °C bis 125 °C zum Einsatz kommen. Die MTBF der Oszillatoren liegt bei 1000 Millionen Stunden. Die Bauelemente bieten eine Schockfestigkeit bis 50.000 g, eine Vib-rationsfestigkeit bis 70 g und eine Vibrati-onsempfindlichkeit von 0,1 ppb/G. Alle Modelle sind mit Frequenzstabilitäten ab ±20 ppm mit einer Alterung von ±5 ppm nach 10 Jahren lieferbar.

Die im Frequenzbereich 1 bis 137 MHz verfügbaren AEC-Q100-konformen Oszil-latoren verfügen über verlustleistungsar-me CMOS-ICs und lassen sich im Versor-gungsspannungsbereich von 2,25 V bis 3,63 V betreiben. Die Verlängerung der Anstiegs- und Abfallzeit des Ausgangssi-gnals ist um bis zu 45 Prozent möglich. sodass eine EMV-Dämpfung der 11. har-monischen Oberwelle um mehr als -60 dB realisierbar ist. Alle drei Oszillatoren sind in Standardgehäusen mit unterschiedli-chen Abmessungen verfügbar. (na)

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und mehrere ICs gleichzeitig getaktet wer-den. Anders als Quarze benötigen Sili-ziumoszillatoren keine externen Kapazi-täten, sodass sie weniger Platz auf der Pla-tine benötigen. Petermann-Technik bietet drei SMD-Oszillatoren für dieses Anwen-dungsumfeld an.

Die Modelle LPO-AUT und HTLPO-AUT arbeiten im Temperaturbereich von -40 °C bis 85 °C beziehungsweise 105/125 °C; WTLPO-AUT kann bei Temperaturen

Die SMD-Oszillatoren für den Automotive-Be-reich von Petermann-Technik sind AEC-Q100-kompatibel und können aufgrund ihrer gerin-gen Abmessungen auf miniaturisierten Platinen verbaut werden.

Bild:

Peter

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KEINE E INSCHRÄNKUNGEN

Mini-Quarz-Kristalle für das IoTDie Mini-Quarz-Kristalle von Murata aus der Xrced-Serie sind für den Einbau in Mobilfunk-Geräte und Module mit Wire-less-Technologie geeignet. Bei den meisten Kristalleinheiten verschlechtert sich der RESR, wenn die Vibrationsfläche eines Kris-talls aufgrund der Miniaturisierung ein-geschränkt wird. Die Kristallelemente der Xrced-Serie können diesen Verlustwider-stand trotz ihrer geringen Abmaße von nur 1,2 x 1,0 mm² niedrig halten.

Üblicherweise wird die Größe des Kris-tallelements durch die Verwendung von flachen Gehäusen reduziert. Dies kann jedoch zu Deformationen und zum Dich-tungsbruch führen. Murata verwendet beim Packaging-Prozess eine Struktur zur Verteilung der Spannungen und gewähr-leistet damit dielektrische Festigkeit. Das 37,4-MHz-Kristallelement XRCED37M-400FXQ52R0 ist bleifrei gemäß RoHS-Verordnung (Phase 3) und für bleifreies

Löten geeignet. Die Komponente hat eine Frequenz-Toleranz von ±20 ppm in einem Temperaturbereich von -30 bis 85 °C. Der maximale ESR beträgt 60 Ω und der Drive Level liegt bei maximal 100 µW. (hag)


Bild: Murata

Die Mini-Quarz-Kristalle aus der Xrced-Serie von Murata sind durch ihre geringen Abmes-sungen für Mobilfunk-Geräte und Module mit Wireless-Technologie geeignet.

26_ MW Murata + Petermann.indd 26 02.02.2017 13:03:53


Quarze/Oszillatoren


Neu in sein Produktprogramm aufgenom-men hat Schukat die Quarzoszillatoren der Serie IO31 von Red Frequency. 18 Typen decken einen breiten Frequenzbe-

Alterung zu minimieren, kommt ein hoch-wertiges und hermetisch dicht versiegeltes Metallgehäuse in den Maßen 20,4 × 12,9 × 5,3 mm3 zum Einsatz. Damit lassen sich sowohl die Zuverlässigkeit deutlich erhö-hen als auch der Alterungskoeffizient sig-nifikant verbessern: So beträgt das Aging in den ersten zwölf Monaten nur maximal ±5 ppm. Durch den ausschließlichen Gebrauch hochwertiger Ausgangsmateri-alien ist eine langfristig zuverlässige Funk-tion bei einem guten Preis-Leistungs-Ver-hältnis gewährleistet. Die Serie IO31 ist ab Lager bei Schukat erhältlich. (ah) n

OszillatOren für anspruchsvOlle anwendungen

Quarzoszillatoren für 1,8432 bis 50 Mhz

infodireKt 612ei1216

reich von 1,8432 bis 50 MHz ab. Ihre sehr gute Frequenzstabilität bei äußerst gerin-gem Phasenrauschen sowie eine gute Symmetrie des Ausgangssignals prädes-tinieren diese Serie zusammen mit kurzen Start-, Anstiegs- und Abfallzeiten auch für anspruchsvolle Anwendungen. Die Quarzoszillatoren finden dort Verwen-dung, wo die Frequenzstabilität einfacher Schwingquarze nicht ausreicht oder wo eine höhere Betriebssicherheit und ein geringerer Schaltungsaufwand nötig sind. Um eine langfristige Frequenzdrift und

Die MEMS-Oszillatoren (Micro-Electro-Mechanical Systems) der Serie DSC6000 sind laut Angaben von Microchip die bran-chenweit kleinsten MEMS-MHz-Oszilla-toren mit dem geringsten Stromverbrauch über den gesamten Frequenzbereich von 2 kHz bis 100 MHz.

MEMS-Oszillatoren bieten Zuverläs-sigkeit auf Halbleiterniveau und eine sehr gute Frequenzstabilität über einen weiten Temperaturbereich. Besonders geeignet sind die Single-Output-MEMS-Oszilla-toren DSC6000 von Microchip als Taktre-ferenzen in kleinen, batteriebetriebenen Geräten wie Wearables und IoT-Anwen-dungen, in denen es auf eine kleine Baugröße, geringen Stromverbrauch und

und der 5-fachen Vibrationsbelastung, was einen zuverlässigen Betrieb in den meisten Umgebungen gewährleistet.

Microchips Online-Konfigurations-Tool Clockworks ermöglicht Entwicklern die schnelle Auswahl des richtigen Oszillators hinsichtlich Frequenz, Gehäusegröße, ppm- und Temperaturbereich. Anschlie-ßend können kostenlose Muster dieses Oszillators über das gleiche Tool bestellt werden. Das separat erhältliche Program-mierkit Timeflash sorgt für eine sofortige Taktbereitstellung, indem der OTP-Spei-cher (One-Time Programmable) eines unbeschriebenen DSC6000 beschrieben beziehungsweise programmiert wird. Um die Evaluierung und Entwicklung zu ver-einfachen, steht der Clockworks-Confi-gurator online zur Verfügung.

Die Oszillatoren DSC60xx und DSC61xx befinden sich bereits in der Serienferti-gung und sind ab sofort in folgenden Gehäusen erhältlich: 1,6 mm × 1,2 mm; 2,0 mm × 1,6 mm; 2,5 mm × 2,0 mm im 4-poligen VLGA; und 3,2 mm × 2,5 mm im 4-poligen VDFN. (ah) n

zuverlässigKeit auf halble iterniveau

stromsparende MeMs-Oszillatoren

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langfristige Zuverlässigkeit ankommt. Sie erfüllen die strengen Anforderungen hin-sichtlich der mechanischen Beständigkeit und Zuverlässigkeit – nach AEC-Q100 (Automotive Electronics Council) – und eignen sich daher auch für Anwendungen im Motorraum von Fahrzeugen.

Ausgeliefert werden die Oszillatoren im 4-poligen DFN-Standardgehäuse mit Abmessungen von 1,6 mm × 1,2 mm bis 7 mm × 5 mm und sie verbrauchen nur 1,3 mA (typisch) Strom. Ihr Betriebstempera-turbereich erstreckt sich von -40 bis +85 °C. Über diesen Bereich beträgt die maxi-male Drift ±25 ppm. Im Gegensatz zu Quarz-Oszillatoren widerstehen sie laut Herstellerangaben der 500-fachen Stoß-

Die Quarzoszillatoren der Serie IO31 haben eine sehr gute Frequenzstabilität bei äu-ßerst geringem Phasenrauschen.

Bild:

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Die Single-Output-MEMS-Oszil-latoren DSC6000 eignen sich als Taktreferenzen in kleinen, bat-teriebetriebenen Geräten.

Bild:

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27_MW Schukat + Microchip (ah).indd 27 02.02.2017 13:04:33


Wireless-ICs


Großer AkzeptanzbereichHF-Transceiver für Sub-GHz-Funkanwendungen

Der Empfang eines Signals von einem IoT-Sensorknoten kann eine Herausforderung für einen digitalen HF-Empfänger sein – vor allem dann, wenn der Sensorknoten aufgrund eines Quarzes mit hoher Toleranz eine schlechte Frequenzgenauigkeit aufweist. Hier schaffen HF-Transceiver mit einem großen Trägerfrequenz-Akzeptanzbereich Abhilfe. Autor: Andreas Laute

Bei der Entwicklung ortsgebundener Funksensornetzwer-ke (WSN, Wireless Sensor Networks) für das Internet der Dinge (IoT) spielt die verfügbare Bandbreite eine wichtige

Rolle. Grundsätzlich ist im IoT-Bereich jedes vernetzte Gerät ein intelligenter Knoten, der Informationen erfasst und irgendeine Form der Signalverarbeitung und -konditionierung (digital oder analog) durchführt. Dazu gehört beispielsweise die Filterung gewünschter Signale aus Störungen, um die für die Datenkom-munikation benötigte spektrale Bandbreite zu reduzieren.

In herkömmlichen Konfigurationen kommunizieren IoT-Sen-soren mit einem Gateway (oder Datensammler), von dem Daten in das Internet zu einem zentralen Datenspeicher weitergeleitet werden, der diese Information sichert, speichert und verarbeitet. Bild 1 beschreibt ein mögliches IoT-Ökosystem, bei dem die Sensordaten über das Internet aus der Ferne abgefragt werden. Sensor- und Funklösungen von Melexis können hier in mehreren Anwendungen zum Einsatz kommen – sowohl in den IoT-Sen-soren selbst als auch im Gateway, das mit dem „gängigen“ Inter-net kommuniziert.

Sub-GHz- und 2,4-GHz-Funk im VergleichBranchenweit wird debattiert, ob Sub-GHz- oder 2,4-GHz-Funk als bevorzugte drahtlose Übertragungstechnik für Datenkom-munikations- und Sensoranwendungen verwendet werden soll. Innerhalb der IoT-Infrastruktur steht 2,4 GHz meist für Bluetooth-basierte Übertragung (oft Bluetooth Low Energy, BLE) oder WLAN. Die Bezeichnung „Sub-GHz“ bezieht sich häufig auf eines der ISM-Bänder, beispielsweise bei 433,92 oder 868,3 MHz.

Ein 2,4-GHz-basiertes System bietet einen relativ hohen Daten-durchsatz, oft in der Größenordnung von mehreren Megabit pro

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Der HF-Transceiver MLX73290-M von Melexis eignet sich gut für weite Trägerfrequenztoleranzen. Der Mehrkanal-HF-Transceiver deckt den Frequenzbereich von 300 bis 960 MHz ab. Sein Ausgangspegel reicht von -20 bis 13 dBm, programmierbar in 64 Schritten. Die Empfänger-empfindlichkeit beträgt -120 dBm bei 15 kHz Bandbreite. Mit einer ma-ximalen Datenrate von 250 kBit/s ist der Transceiver auch in der Lage, einen erhöhten Datendurchsatz zu bewältigen.

Eck-DAtEn

Bild 1: Typischer Aufbau eines IoT-Ökosystem mit Sensor- und Funk- lösungen von Melexis.

28_Melexis (ku).indd 28 02.02.2017 13:05:45

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Sekunde (Mbit/s) für WLAN. Bei BLE ist der Durchsatz mit rund 260 kbit/s deutlich geringer. Ein Nachteil einer 2,4-GHz-Funk-verbindung ist die relativ kurze Reichweite (<10 m) aufgrund der hohen Übertragungsverluste, die im Vergleich zu Sub-GHz-Systemen auftreten.

Sub-GHz ist die beste Wahl, wenn für die Anwendung oder Installation eine große Reichweite (bis zu einem Kilometer im Freien) wichtig ist. Sub-GHz ist sehr robust und immun gegen-über Störsignalen, da schmalbandige Funkkanäle (zum Beispiel 25 kHz) verwendet werden. Da Sub-GHz-Systeme meist mit proprietären Protokollen betrieben werden, ist es relativ einfach, sie auf Energieeffizienz und lange Batterielebensdauer zu trim-men, was sowohl für batteriebetriebene als auch Energy-Har-vesting-basierte IoT-Funksensoren von Bedeutung ist. Bild 2 beschreibt verschiedene IoT-Anwendungen, die von der Sub-GHz-Technologie profitieren.

Adaption von TrägerfrequenzschwankungenGerade bei IoT-Anwendungen kommt es auf die Fähigkeit der empfangenden Knoten an, sich auf Abweichungen der Träger-frequenz der Sendeknoten zu adaptieren. Moderne Empfänger und Sender verwenden Quarze, um eine lokale Referenzfrequenz

in jedem System zu erzeugen. Erschwingliche Quarze weisen meist Frequenzstabilitäten im Bereich von ±10 bis ±50 ppm auf.

Klassische HF-Analog-Transceiver und Empfänger werden mit Phasenkoinzidenz-Demodulatoren aufgebaut. Sie enthalten ent-weder einen externen Diskriminator oder einen integrierten FSK-Demodulator. Aufgrund der analogen Demodulation bieten diese Produkte einen Trägerfrequenz-Akzeptanzbereich von bis zu ±100 kHz.

Beträgt die Trägerfrequenz eines IoT-Sendeknotens 868,3 MHz auf der Grundlage eines kostengünstigen Quarzes, der eine Toleranz von ±50 ppm aufweist, kann die Mittenfrequenz des Knotens eine Toleranz von bis zu ±43 kHz aufweisen. Dieser Wert kann den FSK-Hub, der ein wesentlicher Modulationspa-rameter ist, bereits überschreiten. Typische FSK-Hübe für IoT-Sensorknoten liegen zwischen ±10 und ±50 kHz. Wie erwähnt, können Funksysteme mit analogen Demodulatoren relativ hohe Trägerfrequenzabweichungen verarbeiten, selbst wenn diese größer als der FSK-Hub sind.

Hochintegrierte Funk-ICs führen die Demodulation und vie-le andere notwendige Signalkonditionierungen im Digitalbereich durch. Moderne Halbleiterprozesse mit kleinen Geometrien machen dies möglich, was wiederum kompakte Chips hervor-bringt. Jedoch weisen die meisten modernen HF-Transceiver aufgrund ihrer digitalen Natur relativ kleine Trägerfrequenz-Akzeptanzbereiche auf – verglichen zu ihren analogen Vorgän-germodellen. Daher kann der Empfang eines Signals von einem IoT-Sensorknoten eine Herausforderung für einen digitalen HF-Empfänger sein – gerade wenn der Sensorknoten aufgrund eines Quarzes mit hoher Toleranz eine schlechte Frequenzgenauigkeit aufweist.

Hochintegrierte HF-TransceiverDer HF-Transceiver MLX73290-M von Melexis bietet eine Lösung, die sich gut für weite Trägerfrequenztoleranzen eignet. Bild 3 zeigt das Blockschaltbild des Bausteins. Ein wesentlicher Teil des

LandwirtschaftOrtung von Viehbeständen

Bewässerungssysteme

Alarm & SicherheitAlarmanlagen

Rauch- und CO2-MelderSicherheitssensoren

AutomotiveKeyless EntryPassive entry

Reifendrucküberwachung

Sub-GHzgroße Reichweite

robuste Verbindungenergieeffi zient

HausaurtomatisierungBeleuchtungssteuerung

TürschlösserWeiße Ware

AutomatisierungstechnikÜberwachungssensoren

Kabelersatz

LogistikMaut-EtikettenAsset-Tracking

Smart MeteringStromzähler

Durchfl usszählerWärmezähler

Bild 2: Die Sub-GHz-Übertragung eignet sich für unterschiedlichste Anwen-dungsbereiche.

28_Melexis (ku).indd 29 02.02.2017 13:05:46


Wireless-ICs


ICs ist digital realisiert, hier dargestellt im grau schattierten Teil. Beim MLX73290-M handelt es sich um einen Mehrkanal-HF-Transceiver, der auf der langjährigen Erfahrung von Melexis bei der Umsetzung energieeffizienter Funksysteme basiert. Der Chip deckt den Frequenzbereich von 300 bis 960 MHz ab. Er unter-stützt dabei die Adaption an zwei Funkkanäle mit jeweils einem programmierbaren HF-Sender (inklusive Leistungsdetektor) und einem hochempfindlichen HF-Empfänger. Der Baustein ist über eine SPI-Schnittstelle voll programmierbar.

Der Schaltkreis eignet sich für Sub-GHz-Funkanwendungen wie Haus-/Gebäudeautomation, Reifendruckkontrolle (TPMS), automatische Zählerablesung (AMR), Alarmsysteme, Passive Keyless Entry (PKE), medizinische Diagnostik und Telemetrie. Sein Ausgangspegel reicht von -20 bis 13 dBm, programmierbar in 64 Schritten. Die Empfängerempfindlichkeit beträgt -120 dBm bei 15 kHz Bandbreite. Mit einer maximalen Datenrate von 250 kBit/s ist der Transceiver auch in der Lage, einen erhöhten Daten-durchsatz zu bewältigen. Aufgrund der Programmierbarkeit steht Entwicklern bei der Projektierung und Umsetzung eines HF-Frontends viel Spielraum zur Verfügung. So lassen sich verschie-

denste HF-Parameter (etwa Anzahl der Kanä-le, Frequenzauflösung, Ausgangsleistung, oder Frequenzhub) einstellen, um spezifische Anwendungskriterien zu erfüllen. Unterstützt werden die Modulationsarten OOK (On-Off Keying), FSK (Frequency Shift Keying), MSK (Minimum Shift Keying) sowie die Gauss-gefilterten Versionen GMSK und GFSK.

Batterieloser Betrieb ist möglichZwei Leistungsdetektoren erlauben die Mes-sung der abgestrahlten HF-Leistung während des Sendens. Eine Energie-Harvesting-Schnittstelle ermöglicht einen batterielosen Betrieb, etwa mittels einer Solarzelle in Kom-bination mit einem Superkondensator. Dies ist besonders wichtig bei einem Einsatz des

Transceivers als lokalem Funkknoten, wenn sich eine Verlegung von Stromleitungen als unpraktisch erweist.

Der MLX73290-M wird im 32-poligen QFN-Gehäuse ausge-liefert (5 mm x 5 mm). Der Betriebstemperaturbereich erstreckt sich von -40 bis 105 °C; der Versorgungsspannungsbereich von 2,1 bis 3,6 V. Der Baustein verfügt über einen PLL-Synthesizer mit einer Auflösung von 60 Hz, einen FIFO mit 256 Byte, der in jeweils 128 Byte für den RX/TX-Betrieb aufgeteilt werden kann, sowie insgesamt vier programmierbare GPIO-Ports für die Anbindung an andere Systemkomponenten.

Mit seinem weiten Trägerfrequenz-Akzeptanzbereich ist der MLX73290-M Transceiver in der Lage, eine Trägerfrequenzab-weichung bis zur zweifachen Rohdatenrate (DR) zu tolerieren, also bis zu ±2 × DR. Der Trägerfrequenz-Akzeptanzbereich (CFAR; Carrier Frequency Acceptance Range) ist dabei unab-hängig von der AFC-Einstellung. Die automatische Frequenz-korrektur (AFC) ermöglicht jedoch der Trägerrückgewinnung (Carrier Recovery) nach jedem Paket zu einem gegebenen Wert zu konvergieren. Somit lässt sich die Präambellänge verringern, wenn die Applikation den Verlust einiger Pakete zu Beginn der Übertragung tolerieren kann.

Bild 4 beschreibt die Paketfehlerrate (PER; Packet Error Rate) als Funktion vom CFAR. Das Beispiel ist für eine Datenrate von 55,6 kbit/s mit einer FSK-Abweichung von ±50 kHz ausgelegt. Offensichtlich lässt sich ein Kompromiss zwischen Präambel-länge (als Teil des Sendepakets, während dessen die Trägerrück-gewinnung erfolgt) und der Paketfehlerrate erzielen. (ku) n

AutorAndreas LauteProduct Line Manager Wireless Sensing bei Melexis.

infoDIREKT 400ei0217Bild 4: Die Paketfehlerrate (PER; Packet Error Rate) als Funktion vom CFAR (Carrier Frequency Acceptance Range) bei verschiedenen Präambellängen.

Bild 3: Blockdiagramm des HF-Transceivers MLX73290-M von Melexis.

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Atlantik Elektronik , ein Unternehmen der Atlantik Networxx , präsentiert mit dem Bluetooth Smart 4.2 System on Chip (SoC) CSR102x von Qualcomm Technologies eine Produktfamilie, die speziell Ingenieuren hilft, den Bedürfnissen der heutigen Always-on-Welt zu genügen Die Bluetooth Smart 4.2 SoC Familie eignet sich insbesondere für spezifische Internet-of-Things-Lösungen wie Hausautomatisierungslösungen und Lichtsignale sowie drahtlose Fernbedienungen und Smart Watches, also überall dort wo Leistung, Batterielebenszeit und Kosten entscheidend sind.

Kunden erwarten einen immer höheren Funktionsumfang ihrer Produkte mit konstanter Verbindung, verbesserter Funk-tionalität und geringerem Batterieverbrauch. Diese Bluetooth Smart 4.2 System-on-Chip-Familie schafft die Balance zwi-schen den Anforderungen an Lösungen mit hoher Leistung und niedriger Leistungsaufnahme, bei minimaler Größe und

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optimierten Kosten. Die SoC-Familie CSR 102x bietet umfang-reiche und flexible I/O-Funktionen, die die Integration ver-einfacht und teure Schnittstellenkomponenten überflüssig machen. Ein umfangreiches Software-Entwicklungskit ermöglicht Entwicklern, Beispielanwendungen wie Bluetooth Smart Profile und Smartphone Apps im Quellcode voranzu-treiben. Eine sichere, Over-the-Air-Update-Fähigkeit ermög-licht eine zuverlässige Flash-basierte Aktualisierung während des Betriebes.

Außerdem wurden zusätzliche Funktionen hinzugefügt, wie qualitativ hochwertige Sprachbefehlsfunktionen mit Ultra-Low-Power für Fernbedienungen mit Always-on-Voice und CSRmesh-Unterstützung für die Hausautomatisierung, um komplette Home-Systeme zu erstellen. CSRmesh ist ein über Bluetooth Smart laufendes Protokoll, das es ermöglicht, Nach-richten über mehrere Bluetooth Smart Devices weiter zu über-tragen und so die Reichweite deutlich zu erhöhen. (jj)

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Wireless-ICs


Deutlich gesenkte LeistungsaufnahmeLSI-Baustein für drahtlose Kommunikation

Das neue Sub-GHz-Wireless-IC des zur Rohm Group gehörenden Unternehmens Lapis Semiconductor soll eine leistungsfähige Kommunikation bei geringem Stromverbrauch ermöglichen. Der Chip adressiert Anwendun-gen, die bei relativ kurzen Übertragungsdistanzen nach geringer Verlustleistung verlangen. Beispiele sind der Smart-Home-Bereich, Gas- und Feuermelder, Smart Meter sowie Haus- und Gebäudesicherheitssysteme.

Der Baustein des Typs ML7345 deckt einen weiten Bereich von Sub-GHz-Frequenzen (160 MHz

bis 960 MHz) ab. Verbesserte Hochfre-quenz-Verstärker sollen für eine höhere Funk-Performance und Umgebungsbe-ständigkeit sorgen. Mithilfe einer schnel-len Radio-Wave-Check-Funktion, die den Empfänger in kurzer Zeit hochfährt, in Verbindung mit einer reduzierten Strom-aufnahme im Standby-Betrieb (auf den der Großteil der Kommunikationszeit entfällt) soll sich die durchschnittliche Stromaufnahme um fast 50 Prozent gegenüber konventionellen Produkten senken lassen. Dies verringert die Leis-tungsaufnahme des Gesamtsystems und verlängert die Batterielebensdauer.

Laut Lapis zeichnet sich der Baustein durch eine geringe Schwankung der Sen-deleistung um weniger als ±1 dB über den gesamten Temperaturbereich aus, womit er um mehr als den Faktor 3 stabiler ist als konventionelle Produkte. Beim Design beispielsweise von Smart Meter-Netzwer-ken, die den Multi-Hop-Betrieb erfordern, müssen deshalb keine Sicherheitsspannen einkalkuliert werden, um Änderungen der Umgebungsbedingungen zu berücksich-tigen, sodass die Kosten sinken und die Netzwerk-Konfiguration einfacher wird (etwa durch den Wegfall von Relaisstellen).

Die bereits erwähnte Radio-Wave-Check-Funktion soll den Zeitaufwand zum Hochfahren des Empfängers verrin-gern, sodass sich die Zeit zum Detektieren

der Empfangsfeldstärke verkürzt (auf zir-ka 1 ms). Dies reduziert die Stromaufnah-me im Sleep-Zustand (wenn nur der Timer eingeschaltet ist) auf 0,9 µA, das sind laut Lapis 58 Prozent weniger als bei aktuellen Produkten. Folglich verringert sich der Stromverbrauch drahtloser Knoten in einem Netzwerk, was wiederum den Ver-brauch des Systems insgesamt reduziert und die Batterielebensdauer verlängert.

Globale UnterstützungDer weite Frequenzbereich sorgt für Kom-patibilität zum japanischen Standard ARIB STD-T108 sowie zu IEEE 802.15.4g, Auf diese Weise lassen sich Anwendungen wie etwa Smart Meter und Energiemanage-ment-Systeme (EMS) global unterstützen. Der ML7345 entspricht darüber hinaus der neuesten Version (2013) des Wireless M-Bus-Standards. Dabei handelt es sich um die europäische Norm für Kommuni-kationssysteme für Verbrauchsmesser und Fernablesung. Spezifiziert sind Frequenz-bereiche von 868 MHz in den Betriebsar-ten S, C und T, 433 MHz in der Betriebsart F und 169 MHz in der Betriebsart N.

Als Entwicklungsunterstützung bietet Lapis ein mit dem ML7345 bestücktes Eva-luation Kit ebenso an wie Referenzdesign-Daten für kompakte Module (beispiels-weise Schaltplan, Stückliste, Leiterplatten-Layoutvorschlag) sowie mehrere Testsze-narien und Beispielprogramme (einfache MAC-Implementierung). Weiteres nütz-liches Material wie etwa Benutzerhand-bücher und Tools lassen sich nach einer Registrierung von der Website von Lapis herunterladen. (ku) n

Lapis verspricht für das Sub-GHz-Wire-less-IC ML7345 eine deutlich verringerte Stromaufnahme.

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Der Beitrag basiert auf Unterlagen von Lapis Semiconductor.

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Wireless-ICs


Das kalifornische Unternehmen Carbonics nennt seine Carbon-on-Silicon-Techno-logie ZEBRA. Die Substrate mit Single-Wall-Carbon-Nanotubes (CNTs) ermög-lichen die Entwicklung stromsparender und leistungsfähiger Einzelchip-Lösungen für Smartphones und Kommunikations-systeme der nächsten Generation. Carbo-nics ist ein Spin-Off-Unternehmen der University of California und der Univer-sity of Southern California und möchte mit den Carbon-Nanotubes-Substraten als Alternative zu Verbindungshalbleitern den milliardenschweren Markt für RF-Komponenten revolutionieren. Die soge-nannte Carbon-Plus-CMOS-Technologie soll den Weg in Richtung 5G-Wireless-Anwendungen ebnen.

Carbonics Zebra-Substrate sind die ers-te kommerziell erhältliche Lösung für die Implementierung halbleitender Single-Wall-CNTs in RF-Komponenten. Durch die eindimensionalen (1D) Ladungstrans-

für Komponenten mit Back-Gate-Steue-rung wie beispielsweise Sensoren und Detektoren. Zebra Dash zielt mit CNTs auf 1500 nm SiO2 auf Top-Gate-gesteu-erte Anwendungen wie Speicher, Schal-ter, Logikchips und RF-Applikationen im L-Band bis Millimeterwellenbereich sowie Komponenten im Bereich 3G, 4G, WiFi, 802.11ad und WiGig. RF-Anwen-dungen bis 100 GHz werden durch die Zebra Sprint Substrate mit halbleitenden CNTs auf Quarz bedient.

Carbonics plant den Start seiner Viper-Produktlinie für Hochleistungs-RF-Kom-ponenten und integrierte Verstärker für 2017. Die Stingray-Linie für RFICs und MMICs, inklusive rauscharmen Hoch-leistungsverstärkern für den Millimeter-wellenbereich, Leistungsverstärkern, Mixern und Front-End-Modulen, soll 2018 gestartet werden. (na) n

Carbon-nanotubes

Carbon-on-silicon-Wafer für 5G-Komponenten

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porteigenschaften tausender ausgerichte-ter und Gate-kontrollierter CNTs als Strompfade sollen die von pHEMTs (pseu-domorphic high-electron-mobility tran-sistor) auf GaAs-Basis erreichten Strom-dichten übertroffen werden.

Die Zebra-Waferproduktlinie beinhal-tet Zebra Bolt mit CNTs auf 15 nm SiO2

Die Zebra-Substrate mit Carbon-Nanotubes von Carbonics sollen die Herstellung stromsparen-der RF-Komponenten für die 5G-Generation er-möglichen.

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transceiver für 868 und 902 MHzDer Transceiver ATA8520E von Microchip ist für den Einsatz in Europa und den USA geeignet. Er unterstützt eine sichere Datenanbindung über große Distanzen im weltweiten Netzwerk der Sigfox-2-We-ge-IoT. Damit steht eine Geräte-zu-Cloud-Anbindung in den lizenzfreien ISM-Bän-dern zur Verfügung und mit einem nied-rigeren Stromverbrauch als bei herkömm-lichen Mobilfunk-, Bluetooth- oder Wi-Fi-Verbindungen. Der Transceiver lässt sich mit den eigenständigen ATA8520-EK-Boards evaluieren. Zusammen mit der Entwicklungsplattform Xplained Pro unterstützen die ATA8520-EK-Erweite-rungsboards eine schnelle Datenanbin-dung an das Sigfox-Cloud- oder Backend-System im umfangreichen Netzwerk.

Die Evaluierungskits sind in zwei Aus-führungen vorhanden: ATA8520-EK1-F für die USA mit einer Betriebsfrequenz

von 902 MHz und mit Klasse 0. Für den europäischen Markt ist der ATA8520-EK4-E mit einer Betriebsfrequenz von 868 MHz und der Klasse 0 verfügbar. Bei den Erwei-terungsboards für Xplained Pro ist der ATA8520-EK3-F mit einer Betriebsfre-quenz von 902 MHz und der Klasse 0 in

den USA erhältlich; der ATA8520-EK6-E mit einer Betriebsfrequenz von 868 MHz und der Klasse 0 ist für den europäischen Markt lieferbar. (hag) n

Für den Transceiver ATA8520E von Micro-chip gibt es auch Ent-wicklungskits für Eu-ropa und USA.

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Wireless-ICs


Langstrecken-Kommunikation und Smartphone-VerbindungenNahtlose Interaktion zwischen 2,4 GHz und Sub-Gigahertz

Das Wechseln zwischen drahtlosen und separaten Netzen ist nicht einfach. Wie lassen sich Anreize für bessere Zusammenarbeit zwischen diesen Netzen schaffen? Was oft fehlt, ist die nahtlose Interaktion zwischen 2,4 GHz und Sub-Gigahertz. Mit der Dual-Band Wireless MCU CC1350 kann es funktionieren. Autoren: Svein Vetti, Jonas Olsson, Jeanna Copley

Bei vielen drahtlos kommunizierenden Produk-ten hat die Übertragungsdistanz weit mehr Bedeutung als die Übertragungsrate. Beispie-

le sind Smart Meter, Sensoren in einem Alarmsystem oder Temperaturfühler in Home-Automation-Syste-men. In solchen Anwendungen bieten die unter 1 GHz angesiedelten ISM-Bänder (Industrial, Scienti-

fic, Medical) mit 433, 868 und 915 MHz deutlich mehr Reichweite als eine Lösung mit 2,4 GHz, was haupt-sächlich an den physikalischen Ausbreitungseigen-schaften der niedrigeren Frequenzen liegt. Bei einer Antenne von gleicher Leistungsfähigkeit verdoppelt sich gemäß der Theorie die Reichweite im freien Raum, wenn die Frequenz halbiert wird. Wichtig ist

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Wireless-ICs


ebenfalls die Fähigkeit der größeren Wellenlängen, Wände zu durchdringen und sich um Ecken herum auszubreiten. Auch die niedrigere Datenrate spielt eine Rolle, da die Empfänger-Empfindlichkeit in engem Zusammenhang mit der Datenrate steht. Eine Faustregel besagt, dass sich die Reichweite im freien Raum verdoppelt, wenn man die Datenrate auf ein Viertel reduziert. Wegen des geringen Tastverhält-nisses, das gemäß den Sub-Gigahertz-Vorschriften zulässig ist, gibt es bei Sub-Gigahertz-Lösungen mit geringer Datenrate schließlich auch weniger Proble-me mit Störungen als bei Lösungen im 2,4-GHz-Band (hauptsächlich durch Wi-Fi bedingt).

Die geringere Übertragungsfrequenz hilft außer-dem bei der Einhaltung eines geringen Stromver-brauchs. Abgesehen von einer längeren Batteriele-bensdauer ermöglicht der geringere Maximal-Strom-verbrauch auch kompaktere, aus Knopfzellen versorg-te Lösungen. Eine Herausforderung kann es dagegen sein, die Daten vom Sub-Gigahertz-System in die smarten Geräte zu bekommen, denn diese sind meist nicht mit Sub-Gigahertz-Kommunikationsfunktionen für das ISM-Band ausgestattet. Aus diesem Grund ist Bluetooth Low Energy hier der Standard der Wahl, und ein Dual-Band-Mikrocontroller (MCU) kann als Brücke zwischen beiden Kommunikationsbändern fungieren. Mit der Simple Link Dual-Band Wireless MCU CC1350 ist die Kombination von Sub-Gigahertz und Bluetooth Low Energy jetzt möglich. Mit einer Stromaufnahme von nur 15 mA, die eine Knopfzelle vor keine Probleme stellt, erreicht der CC1350 eine Sendeleistung von +10 dBm. Bei niedrigen Datenraten ist eine Übertragungsdistanz von 20 km möglich (mit direkter Sichtverbindung und erhöht angeordnetem Sender). Der Empfänger nimmt dabei nur 5,4 mA aus einer 3,6-V-Lithiumbatterie auf.

Probleme mit Sub-Gigahertz-BändernDie Vorteile, die das Sub-Gigahertz-Band in Sachen Reichweite und Stromverbrauch bietet, leuchten ein, aber selbstverständlich hat die Technik auch gewisse Nachteile. Zum Beispiel bietet das Smartphone – immerhin eines unserer wichtigsten täglich gebrauch-ten Werkzeuge – keine Unterstützung für Sub-Giga-hertz-Bänder. Genau genommen unterstützt es zwar die ebenfalls unter 1 GHz angesiedelten lizenzierten

Bänder von GPRS, 3G und LTE, aber eben nicht die Sub-Gigahertz-ISM-Bänder. Die Tatsache, dass alle auf dem Markt angebotenen Smartphones standard-mäßig mit Wi-Fi- und Bluetooth-Funktionen ausge-stattet sind, verleiht diesen Techniken einen echten Vorteil. Eine offensichtliche Lösung wäre die Kom-bination der besten Eigenschaften zweier Welten: Sub-Gigahertz für große Reichweite und geringe Leis-tungsaufnahme, kombiniert mit einer 2,4-GHz-Lösung auf der Basis von Bluetooth Low Energy zur Verbindung mit dem Smartphone, Tablet oder PC. Der Wireless-Mikrocontroller CC1350 von Texas Ins-truments (TI) ist ein HF-IC, das diese Fähigkeit bietet. Als Single-Chip-Lösung enthält der CC1350 einen hocheffizienten ARM Cortex-M3-Mikrocontroller, einen stromsparenden Sensor-Controller und einen ebenfalls verlustleistungsarmen Dual-Band-HF-Tran-sceiver.

Die Simple Link Dual-Band Wireless MCU CC1350Die Wireless-MCU CC1350 ist eine echte Single-Chip-Lösung mit einem extrem kleinen Leiterplatten-Foot-print von 4 mm × 4 mm (im QFN-Gehäuse). Werden mehr I/O-Leitungen benötigt, gibt es alternativ eine 7 mm × 7 mm große QFN-Version mit 30 I/Os wie das Bild 2 zeigt.

Der ARM Cortex-M3-Applikationsprozessor besitzt 128 KByte Flash-Speicher, 20 KByte Ultra-Low Pow-er SRAM und 8 KByte SRAM (letzterer dient als Cache, kann aber ebenso als regulärer SRAM-Spei-cher genutzt werden). Der HF-Core enthält ein HF-Front-End, das die wichtigsten Sub-Gigahertz-Bänder (315, 433, 470, 868 und 915 MHz) sowie 2,4 GHz unter-stützt. Bestandteil des Funk-Cores ist auch ein sehr flexibles, softwarekonfigurierbares Modem für Daten-

An einem einzigen Tag kommuniziert eine einzige Person über verschiedene Funk-Protokolle und Standards unter Umständen mit mehr als 100 vernetzten Dingen. Nach dem heutigen Stand gibt es nur wenige Überschneidun-gen, wenn man sich mit der häuslichen Alarmanlage, dem Auto oder dem Büro verbinden will. Schwieriger wird es, wenn ein Wechsel zwischen drahtlosen und se-paraten Netzen gewünscht wird.

Eck-DatEn

Bild 1: Die Wireless-MCU CC1350 von Texas Instruments ermög-licht sowohl Bluetooth- als auch Sub-Giga-hertz-Verbindungen.

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Wireless-ICs


raten von wenigen hundert Bit pro Sekunde bis 4 Mbit/s sowie mit Unterstützung für mehrere Modu-lationsformate – vom einfachen OOK (On-Off Keying) bis (G)FSK, (G)MSK, 4-(G)FSK und Shaped 8-FSK. Der Hauptvorteil des flexiblen Funk-Cores liegt in der Eignung für die Vielzahl existierender Sub-Gigahertz-Lösungen auf dem heutigen Markt sowie in der Unter-stützung von Abwandlungen bestehender Standards. Kennzeichnend hierfür ist die Tatsache, dass der CC1350 – nur mit Firmware-Upgrades – Unterstüt-zung für den neuen Long-Range-Modus und den neuen High-Speed-Modus bietet, der schon im Juni 2016 von der Bluetooth SIG für Bluetooth 5.0 ange-kündigt wurde.

Der ARM-Cortex-M0-Core des HF-Cores verar-beitet vorprogrammierte ROM-Funktionen zur Unter-stützung der elementaren Bluetooth- und proprietä-ren HF-Lösungen. Der Haupt-Applikationsprozessor (ARM Cortex-M3) wird hierdurch in erheblichem Maße von zeitkritischen Aufgaben entlastet.

Das Stromversorgungssystem enthält einen Gleich-spannungswandler, der in allen Betriebsarten (ein-schließlich des Standby-Modus) aktiv ist und für einen stromsparenden Betrieb sowie gleichbleibende Per-formance (Funkreichweite) auch bei abfallender Bat-teriespannung sorgt.

Das ROM der Wireless-MCU CC1350Der Simple Link CC1350 enthält mehr als 200 KByte ROM, in dem Bibliotheken für die folgenden Funkti-onen abgelegt sind:

• TI-RTOS (Real-Time Operating System),

• Bibliotheken mit maschinennahen Treibern (SPI, UART und ähnliches),

• Security-Funktionen,

• Maschinennahe und einige übergeordnete Blue-tooth-Stackfunktionen.

Der Code im ROM kann übrigens durch Funktionen im Flash- oder RAM-Speicher gepatcht oder repariert werden.

Extrem geringer StromverbrauchDie Wireless-MCUs CC1350 und CC1310 (nur für Sub-Gigahertz-Betrieb) zeichnen sich durch einen geringen Stromverbrauch in allen Betriebsarten aus. Dies gilt für den Funk-Teil und den Mikrocontroller.

Der Sensor-ControllerBeim Sensor-Controller handelt es sich um eine nati-ve, kleine und für geringen Stromverbrauch optimier-te 16-Bit-MCU, die in den CC13xx-Bausteinen ent-halten ist und auf sehr stromsparende Weise die ana-logen und digitalen Sensoren verwaltet. Die Program-mierung beziehungsweise Konfiguration erfolgt per Sensor Controller Studio mit vordefinierten Funkti-onen für die einzelnen Peripherieeinheiten (Bild 3). Das Tool bietet ferner Beispielsoftware für gängige Sensorlösungen wie etwa das Auslesen von ADCs (Streaming-, Logging- und Window-Compare-Funk-tionen) sowie I²C/SPI für digitale Sensoren. Auch für kapazitive Berührungstasten ist der Sensor-Control-ler geeignet.

Softwareangebot und BenutzerfreundlichkeitMit der Bluetooth Low Energy Wireless MCU CC2540 bot TI einen der ersten zertifizierten Bluetooth Low Energy Softwarestacks an. Der Stack wurde inzwi-schen weiterentwickelt, um die 2015 eingeführte Sim-ple Link CC26xx-Plattform zu unterstützen. Inzwi-schen gibt es ihn auch für den CC1350 mit sämtlichen Features des Standards Bluetooth 4.2 – von einfachen Beacons bis zu einem vollständig vernetzbaren Stack. Sämtliche HF-Stacks von TI nutzen das kostenlose Echtzeit-Betriebssystem TI-RTOS. TI-RTOS wird gemäß der 3-Clause-BSD-Lizenz verbreitet, sodass der Quellcode in vollem Umfang verfügbar ist. Um die Komplexität der Applikationsentwicklung weiter zu reduzieren und den Kunden die Möglichkeit zu geben, sich rein auf die Applikationsentwicklung zu konzentrieren, gibt es von TI einen umfangreichen Bestand an Peripherie-Treibern, unter anderem mit einem performance-optimierten HF-Treiber. Das TI-RTOS der Software Development Kits (SDKs) für CC13xx und CC26xx enthält eine Vielzahl von Get-ting-Started-Beispielen, die die Performance-opti-mierte Nutzung der verschiedenen Treiber demons-trieren sollen und eine hervorragende Ausgangsbasis für die Entwicklung eigener Systeme darstellen. Um losgelöst von bisherigen Produkten neue Lösungen

Bild 2: Blockschaltung der Wireless-MCU CC1350.

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Wireless-ICs


zu entwickeln, empfiehlt sich der 15.4-Stack von TI. Es handelt sich dabei um die TI-spezifische Imple-mentierung der Normen IEEE 802.15.4g/e für stern-förmige Netzwerke. Der Stack wird kostenlos in zwei Versionen angeboten:

•Optimierte Version für die europäischen Funk-Vor-schriften (ETSI) mit Frequenz-Agilität und LBT (Listen Before Talk),

•Optimierte Version für die US-amerikanischen Funk-Vorschriften (FCC) mit Frequency Hopping im Interesse maximaler Ausgangsleistung.

Anwendungsfälle für Sub- Gigahertz und Bluetooth Low EnergyDie Tatsache, dass die Wireless-MCU CC1350 in einem Baustein Unterstützung für Sub-Gigahertz und Bluetooth Low Energy bietet, erschließt eine Vielzahl von Möglichkeiten, von denen einige nachfolgend beschrieben werden.

Installation, Kommissionierung, Wartung und DiagnoseWährend der Installation und Kommissionierung kann die große Reichweite der Sub-Gigahertz-Tech-nik ein Nachteil sein, denn während der Installation möchte man nur die von ausgewählten Geräte in einem Netzwerk verbinden, nicht aber Knoten bei-spielsweise eines Nachbarn, der zufällig das gleiche Produkt installiert hat. Die Verwendung eines Smart-phones mit geringerer Reichweite (gleichzeitig aber mit deutlich höherer Datenrate), einer Bluetooth-Ver-bindung sowie einem großen Display macht das Ins-tallieren der Geräte deutlich einfacher (Bild 4). Ein Smartphone mit Internetanschluss erleichtert auch das Downloaden neuer Software für die Knoten und das Einholen von Diagnoseinformationen. Entspre-chende Lösungen lassen sich für den Einbau durch Heimwerker oder Profis konzipieren. Dazu dienen diese beiden Beispiele:

•Angenommen, man kauft einen Satz mit zwei vor-kommissionierten Rauchmeldern, die über ein Sub-Gigahertz-Netzwerk miteinander vernetzt sind, und stellt anschließend fest, dass ein weiteres Gerät zu diesem Netzwerk hinzufügen werden muss.

•Als weiteres Beispiel ist die von Konsumenten oder Fachleuten durchgeführte Installation eines Ein-bruchalarm- oder Home-Automation-Systems anzuführen.

Firmware-UpdatesUm über die gesamte Lebensdauer eines vernetzten Produkts hinweg für optimale Performance zu bür-gen, haben Over-the-Air-Updates (OTA) große Bedeutung. Durch Firmware-Updates lässt sich ein

bereits in Kundenhand befindliches Gerät überdies mit neuen Features ausstatten.

Mithilfe der von Bluetooth Low Energy gebotenen höheren Datenraten sind Firmware-Updates außer-dem deutlich schneller durchführbar. Ein System kann aus Geräten bestehen, deren Firmware-Updates per Sub-Gigahertz oder Bluetooth Low Energy erfolgen können, sodass dem Anwender hier viel Flexibilität geboten wird. Zum Beispiel kann Bluetooth Low Ener-gy für OTA-Firmwareupdates genutzt werden, wenn ein Gerät per Sub-Gigahertz die Anweisung zum Wechsel in den Bluetooth Low Energy-Modus bekommt (Bild 5). Daraufhin nimmt der Anwender per Bluetooth Low Energy Verbindung zu dem Gerät auf, woraufhin über die Bluetooth-Verbindung das neue Firmware-Image übertragen wird. Anschließend erfolgt ein Neustart des Geräts mit dem neu geladenen Firmware-Image.

Nutzung eines Smartphones als abgesetztes DisplayBei Endprodukten sowohl für den privaten als auch für den professionellen Einsatz kommt es auf einfache Bedienung an. Ansprechende Farbdisplays sind nicht nur teuer in der Entwicklung und Anwendung, son-dern auch mechanisch wenig stabil und verbrauchen mehr Strom. In vielen Fällen lässt sich die Benutzer-schnittstelle entscheidend abspecken, indem man ein Smartphone als Display nutzt oder alternativ ein vor-handenes Produkt mit erweiterten Features ausstat-tet. Zum Beispiel lässt sich für Funk-Rauchmelder ein Smartphone nutzen, um den Batteriestatus oder die seit dem letzten Alarm verstrichene Zeit anzuzeigen. Im Prinzip kann jedes Sensornetzwerk, in dem es Daten anzuzeigen gibt, davon profitieren, wenn anstelle eines herkömmlichen LCD ein Smartphone als abgesetztes Display genutzt wird (Bild 6).

Payload-Management für Bluetooth Low Energy-BeaconsEin gravierender Vorteil von Sub-Gigahertz ist die größere Reichweite bei gleicher Ausgangsleistung. Wenn ein umfangreicher Bestand an Bluetooth Low

Bild 3: Bildschirmdar-stellung des TI-Tools Sensor Controller Studio.

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Wireless-ICs


Energy-Beacons mit neuen Payload-Informationen aktualisiert werden muss, kann es übermäßig viel Aufwand verursachen, wenn man sich hierfür eigens zu jedem Beacon begeben muss. Hier lässt sich die Sub-Gigahertz-Verbindung nutzen, um mit dem Bea-con Kontakt aufzunehmen und die neuen Bluetooth Low Energy-Payloadinformationen zuzustellen. Hier-zu folgen im kommenden Abschnitt ein paar Anwen-dungsbeispiele.

Google Physical WebDas Konzept von Google Physical Web sieht die Ver-wendung von Beacons zur Aussendung einer einfa-chen URL vor, die sich in einem konventionellen Web-Browser öffnen lässt. Dies hat den klaren Vorteil einer einfachen Anwendung: es wird keine spezielle App benötigt, sondern man muss lediglich eine Webseite einrichten, auf die der Bluetooth-Beacon verweist. Die Sub-Gigahertz-Verbindung dient zur Verwaltung des Beacons (also hauptsächlich zum Ändern des Web-Links).

Google Physical Web verwendet die als Open Sour-ce verfügbare Eddystone-Spezifikation für das Frame-

Format der Bluetooth Low Energy-Beacons. Es stehen verschiedene Frame-Formate zur Wahl:

• URL – Broadcast einer Standard-URL,

• TLM – Type Length Message für das Broadcasting von Sensordaten wie etwa Batteriestatus, Zeit seit dem letzten Reboot und so weiter,

• UDI – der Unique Device Identifier ist für Proximi-ty-Anwendungsfälle vorgesehen.

Ein Beispiel wäre ein Kino, das mit Bluetooth-Beacons an verschiedenen Stellen im Gebäude den nächsten Film ankündigt. Die Sub-Gigahertz-Verbindung dient zum Aktualisieren des digitalen Filmplakats für jeden neuen Film.

Proprietäre BeaconsWenn keine Interoperabilität mit anderen Applikati-onen benötigt wird, kann man sein eigenes Frame-Format für Bluetooth Low Energy-Beacons imple-mentieren. Ein Beispiel hierfür ist das TI Simple Link SensorTag Kit, in dem ein proprietäres Frame-Format der Interaktion der Geräte mit der Smartphone-App dient.

StarthilfeDie Out-of-the-Box-Software für die Wireless-MCU CC1350 demonstriert viele der in diesem Beitrag ange-sprochenen Anwendungsfälle. Das Simple Link Dual-Band CC1350 Wireless MCU Launch Pad Develop-ment Kit ist fertig mit dem TI BLE-Stack program-miert, sodass man mit der für iOS und Android ver-fügbaren Sensor-Tag-App-Verbindung mit dem Gerät aufnehmen kann. Ist die Verbindung einmal aufge-baut, bietet der CC1350 den gleichen Funktionsum-fang wie das Simple Link Multi-Standard CC2650 Launch Pad Kit. Mithilfe des eingebauten OTA-Downloads per Bluetooth Low Energy lässt sich der CC1350 einfach von Bluetooth Low Energy auf Sub-Gigahertz umrüsten. (jj)

AutorenSvein Vetti (links)Systems Engineer, bei Texas Instruments. Jonas OlssonApplications Manager bei Texas Instruments.

Jeanna CopleyProduct Marketing Engineer bei Texas Instruments.


Bild 4: Inbetriebnah-me über Bluetooth durch vollständig ver-netzbaren Stack und Sub-Gigahertz-Soft-ware, TI 15.4-Stack oder eine bestehende Sub-Gigahertz-Lö-sung.

Bild 5: Bluetooth Firmware-Update über vollständig ver-netzbaren Stack mit Sub-Gigahertz-Soft-ware: TI 15.4-Stack oder eine bestehende Sub-Gigahertz-Lö-sung.

Bild 6: Remote Dis-play Lösung über Be-acons (kein Bluetooth Low Energy-Stack er-forderlich); Sub-Giga-hertz-Software mit TI 15.4-Stack oder be-stehende Sub-Giga-hertz-Lösung.

Commissioning

CC 1350 enabledSub - 1GHz + BLE device

Sub - 1 GHz network

Firmware update


Remote display

CC 1350 enabledSub - 1GHz + BLB device


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Wireless-ICs


Hy-Line Communication erweitert sein Portfolio mit dem 2,4-GHz-Wi-Fi-Modul PAN9320 von Panasonic. Das 802.11 b/g/n Stand-alone-Modul mit MCU und Radio SoC kann in verschiedenen Applikationen integriert werden. Die geringen Abmes-sungen des 2,4-GHz-Wi-Fi-Moduls von 29,0 x 13,5 x 2,66 mm³ erleichtern die Inte-gration. Alle Protokolle sind bereits On- Board und werden in der MCU des Moduls gesteuert. Das Wi-Fi-Modul verfügt über Software-Interfaces wie zum Beispiel Tel-net, http, Ajax und Jason. Daten können

im Transparent-Mode ungefiltert und modifiziert via UART Interface ausgege-ben werden. Der interne Speicher kann für individuelle Webinhalte wie HTML-Seiten oder Imagedaten genutzt werden. Die gleichzeitige Nutzung von Access-Point- und Infrastructure-Mode ermögli-chen eine Vielzahl von Anwendungssze-narien. Die Sicherheitsprotokolle TLS/SSL, https und Wi-Fi Security (WPA2) entspre-chen dem Stand der Technik. (jj) n

GLE ICHZE IT IGER ACCESS-POINT- UND INFRASTRUCTURE-MODE

2,4-GHz-Wi-Fi-Modul

infoDIREKT 542ei0217Das 2,4-GHz-Wi-Fi-Modul PAN9320 von Panaso-nic ist von Hy-Line Communication erhältlich.

Bild:

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RADIO COMMUNICATION TESTER

Durch Software-Option bereit für Bluetooth 5Zeitgleich mit dem Bluetooth 5 erweitert Rohde & Schwarz den Funktionsumfang seiner Radio Communication Tester der CMW-Reihe für die neue Spezifikation. Die Software umfasst alle notwendigen Hochfrequenz-Tests, inklusive der neuen Testcases für die Bluetooth SIG Pre-Cer-tification. Es ist jetzt beispielsweise mög-lich, eine bis zu vierfache Reichweite der Bluetooth-Verbindungen zu erzielen, indem die Daten mehrfach ausgesendet werden. Außerdem ermöglicht die Spezi-fikation zusätzlich zu 1 Mbit/s auch Über-

tragungsgeschwindigkeiten bis zu 2 Mbit/s. Der optionale Stable Modulation Index ist in der Messsoftware integriert. Mit der Software Option CMW-KM721 kann der Anwender am Transmitter die Leistung, Modulation und die Nachbar-kanalleistung ACP messen. Mit der Soft-ware-Option R&S CMW-KS721 für Recei-ver-Messungen lässt sich die Paketfehler-rate und die Empfängerempfindlichkeit ermitteln. (jj) n


Radio Communication Tester der CMW-Reihe werden über Software-Option Bluetooth-5- fähig gemacht.

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WIRKUNGSGRAD vON 87 % UND NACH WPC QI 1.2.2 ZERT IF IZ IERT

15 W Wireless-Power Referenzdesign-KitVon Macnica sind 15 W Wireless-Power Referenzdesign-Kits des Herstellers IDT verfügbar. Die Wireless-Power Sender- und Empfängerbausteine unterstützen die aktuelle Spezifikation des Wireless-Pow-er-Consortiums (WPC) Qi 1.2.2 und errei-chen einen Wirkungsgrad von 87 Prozent. Wireless-Power bietet Komfort, weil sich Ladekabel erübrigen, die gerne verloren gehen oder bei Bedarf defekt sind. Diese Technologie ermöglicht auch einen wasser- und staubdichten Schutz und löst das Pro-

blem abgenutzter oder beschädigter elek-tromechanischer Ladeanschlüsse. Das Kit beinhaltet den IDT P9242-R-Sender und den P9221-R-Empfänger, flexible ARM-basierte Bauelemente, die schnelle Lade-funktionen bieten. Das 15-W-Kit ermög-licht sofortiges Prototyping und bietet ein optimiertes thermisches Design sowie eine nahtlose Integration mit dem vorgesehenen Drop-In-Referenzlayout. (jj) n


Mit dem 15 W Wireless-Power-Kit verfügt IDT über ein umfangreiches Angebot an schlüsselfertigen Wireless-Power-Lösungen im Leistungsbereich von 1 bis 15 W.

Bild:

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IDT

39_ MW Hyline, RS, Macnica (jj).indd 39 02.02.2017 13:10:51


Aktoren


Zurück auf den eigenen Beinen mit robotischen TherapiegerätenDC-Motoren und Steuerungen machen es möglich

Querschnittgelähmte Personen können durch intensives Training wieder laufen lernen. Sie benötigen dafür viel Wille, Zeit und moderne robotische Therapiegeräte in denen unter anderem auch die DC-Motoren von Maxon verbaut sind. Autor: Stefan Roschi

Es gibt sie noch, diese phantastischen Geschich-ten. Von Menschen, denen die Ärzte gesagt haben, dass sie nie wieder gehen können. Und

einige Jahre später stehen sie auf ihren eigenen Bei-nen und bewegen sich selbstständig. Bei Rashide Serifi (25) ist genau dies passiert.

Während der Geburt ihres Sohnes vor vier Jahren erhielt sie eine PDA-Spritze zur Schmerzlinderung. Doch diese löste eine Hirnhautentzündung aus. Es folgten sechs Operationen, lange Spitalaufenthalte und schließlich die Diagnose: Querschnittslähmung. Bakterien hatten ihre Wirbelsäule mit Eiterherden versetzt. Die Ärzte sagten ihr, dass sie jetzt an den

Rollstuhl gebunden sei. Doch das wollte Rashide nicht hinnehmen.

Schnelle Fortschritte an den MaschinenSie entdeckte ein Therapiezentrum in

Deutschland, in welchem sie eine Rund-um-Betreuung erhielt. Ein intensives Trai-ning mit Therapeuten und robotischen Geräten (Bilder 1 und 2). Dank den Maschinen konnte Rashide viel länger

und härter trainieren als alleine mit der Unterstützung eines Therapeuten. Immer wieder kam sie so an ihre körperlichen Leistungsgrenzen, um ihre Bein- und Rumpfmuskulatur zu stärken. Mit Erfolg: Nach meh-reren Monaten machte die junge Mutter mithilfe von Krücken wieder eigene Schritte. Ein wenig später war sie sogar in der Lage, ohne Unterstützung eine kurze Strecke zurückzulegen.

Die robotische Rehabilitation ist relativ jung. Aller-dings dringt ihre Bedeutung immer mehr in die Köp-fe der Spezialisten ein und viele Therapiezentren arbeiten inzwischen mit solchen Hilfsmitteln. Häufig kommen Produkte des Schweizer Unternehmens Hocoma zum Einsatz. Auch Rashide Serifi absolvier-te ihre gesamte Therapie auf diesen Geräten, von der ersten Phase bis zur ambulanten Behandlung.

Was die Zukunft der robotischen Therapiegeräte anbe-langt, so will Hocoma noch stärker als Full-Service-Anbie-ter auftreten. Also die verschiedenen Geräte optimal auf-einander abstimmen und das ganze Spektrum einer The-rapie abdecken.

Eck-DaTEn

Bild 1: Rashide Serifi im Andago. Die Maschine hält den Patienten in einem Gurtsystem und folgt ihm durch den Raum.

Bild 2: Rashide Serifi während ihres Trainings mit dem Lokomat. Ein Thera-peut überwacht ihre Fortschritte.

Bild:

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Bild 3: Zwei bürsten-lose EC flat 60 DC-Mo-toren von Maxon trei-ben die Räder von An-dago.

Bild: Maxon Motor

Bild:

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Aktoren


Die Geräte für die verschiedenen Therapiestadien müssen ganz unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Bei Hocoma sieht die Palette an robotischen Lösungen so aus:

•Erigo: Ein Gerät für die Frührehabilitation von Pati-enten. Sie liegen auf dem Tisch und sind mit Gurten fixiert. Danach bringt Erigo die Person in eine ver-tikale Position. Gleichzeitig bewegt das Gerät die Beine der Patienten zyklisch, was die Durchblutung der Extremitäten fördert. Zudem können die Mus-keln elektrisch stimuliert werden.

•Lokomat: Die klassische robotische Gangtherapie auf dem Laufband. Der Patient wird in einem Gurt-system getragen, seine Beine durch ein Exoskelett bewegt. Das Gangmuster des Roboters ist natürlich. Zudem kann der Patient selbstständig das Gewicht verlagern und so seinen Gleichgewichtssinn trai-nieren.

•Andago: Diese Maschine hält den Patienten in einem Gurtsystem und folgt ihm durch den Raum. Der Benutzer muss also keine Angst vor Stürzen haben und kann sich trotzdem selbstständig und frei bewegen – auch über kleine Hindernisse. Der Andago schließt somit die Lücke zwischen dem Training auf dem Laufband und dem freiem Gehen. Zwei bürstenlose EC flat 60 DC-Motoren von Maxon treiben die Räder von Andago an und sind für die Fortbewegung und die Steuerung des Geräts zuständig (Bild 2). Die Flach-motoren liefern hohe Dreh-momente bei kleiner Größe.

•Armeo: Für die Therapie der Arme gibt es den Armeo, ein robotisches Arm-Exoskelett. Drei verschiedene Ausfüh-rungen sind vorhanden. Im Modell, welches für die frühe Therapie benötigt wird, sind die Gelenke durch Motoren angetrieben, der Patient wird stark unterstützt. Sechs Freiheits-grade sorgen für einen großen Bewegungsradius. In anderen Modellen wiederum ist die Unterstüt-zung nur minimal. Patienten müssen immer mehr mit eigener Kraft arbeiten. Das sorgt für große Fort-schritte.

Robotik ermöglicht eine intensivere Therapie„Unsere robotischen Geräte alleine vollbringen keine Wunder“, sagt Matthias Jörg, Entwickler und Gründer von Hocoma. „Aber sie ermöglichen eine viel inten-sivere Therapie und das ist entscheidend. Denn wenn ein Kind Laufen lernt, tut es das ja auch nicht nur ein oder zweimal die Woche, sondern trainiert mehr oder weniger rund um die Uhr.“

Die robotischen Geräte bieten zudem eine gute Messbarkeit der erzielten Fortschritte und motivieren

Patienten durch spielerische Anreize. Der Erfolg lässt sich sehen. Immer mehr Kliniken und Reha-bilitationszentren setzen Hocoma-Produkte ein. Inzwischen sind weltweit über 2000 Stück im Einsatz für die Behandlung von neurologischen Bewegungs-störungen, Schlaganfällen oder inkompletter Quer-schnittlähmung.

Einfache Ansteuerung der DC-MotorenUnd in allen robotischen Therapiegeräten sind Maxon-Antriebe und -Steuerungen verbaut. Hocoma und der Schweizer Antriebsspezialist verbindet eine lang-jährige Beziehung. „Die Zusammenarbeit ist sehr angenehm. Maxon bietet eine Vielfalt an Lösungen und ermöglicht auch individuelle Anpassungen“, sagt Jörg. Er und seine Entwicklungskolle-gen schätzen beson-ders die hohe Leis-tungsdichte und D y n a m i k d e r Antriebe.

Zudem sind gerade die bürstenbehafteten DC-Motoren einfach anzusteuern. Im

Lokomat w ie auch bei Erigo setzt Hocoma deshalb auf RE 40 Motoren, um Knie oder Hüfte zu bewegen (Bild 4). Diese DC-Motoren mit einem Durchmes-ser von 40 Millimetern bringen 150 Watt Leistung. Sie sind mit

Graphitbürsten und eisenlosen Maxon-Wicklungen bestückt und haben somit kein Rastmoment.

Die Escon-Steuerung 70/10 regelt Drehzahl und Strom für bürstenbehaftete sowie bürstenlose DC-Motoren. Der 4-Q-Betrieb ermöglicht eine kontrol-lierte und dynamische Motoransteuerung (Bild 5).

Die Motoren sind starke und dynamische Antriebe, die dank der eisenlosen Wicklung und hochwertigen Magneten einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent erreichen. (jj) n

AutorStefan RoschiMitabeiter von Maxon Motor.


Bild 4: Im Lokomat wie auch bei Erigo werden die bürsten-behafteten RE 40 Mo-toren eingesetzt, um Knie oder Hüfte zu bewegen.

Bild: Maxon Motor

Rashide Serifi absol-vierte ihre gesamte Therapie auf diesen robotischen Geräten.

Bild 5: Die Escon-Steuerung 70/10 regelt Drehzahl und Strom für die DC- Motoren.

Bild: Maxon Motor

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Aktoren


Flexible Frequenzumrichter in um-weltfreundlichen KältemaschinenGeregelter Antrieb von Turboverdichtern

Eine wichtige Komponente der Kältemaschine eChiller sind die Frequenzumrichter des Lüneburger Spezialis-ten Sieb & Meyer. Sie sorgen für einen zuverlässigen Betrieb des Turboverdichters – und zwar in der eher unge-wöhnlichen Betriebsumgebung eines Wasserdampfvakuums. Autor: Rolf Gerhardt

herkömmlichen Kälteanlagen. Sie werden den gesetzlichen Anforderungen bereits in wenigen Jahren nicht mehr genügen.“

Wasser als Kältemittel – eine saubere AlternativeDie Technologie des eChillers basiert auf der Direktverdampfung, der Verdichtung, der Kondensation und der Entspannung von Wasser beziehungsweise Wasserdampf in einem geschlossenen Kreislauf. Dieser Prozess erfolgt anforderungsbezogen in einem Vakuum bei niedrigen Drücken zwischen 10 und 120 mbar abso-lut und damit in einem Temperaturbereich von etwa 5 °C bis 50 °C. Ein zentrales Element der Kältemaschine sind Turboverdich-ter mit 15 cm Raddurchmesser, die den bei der Verdampfung erzeugten Wasserdampf mit bis zu 90.000 Umdrehungen pro

Bild 1: Der Antrieb der Turbover-dichter im eChiller erfolgt über Synchronmotoren, die ihren Strom von SD2S-Frequenzumrichtern be-ziehen.

Der eChiller ist die bisher einzige Kältemaschine im Leis-tungsbereich von 35 kW, die Wasser (R718) als Kälte-mittel einsetzt. Das hat viele Vorteile – zum Beispiel

entfallen somit alle derzeit geltenden kältemittelrelevanten Umwelt- und Sicherheitsvorschriften. Das senkt den finanziellen und wartungstechnischen Aufwand beim Betrieb der Anlage und sichert zudem die Investition der Anwender. Aufgrund sei-ner hohen Energieeffizienz schont der eChiller außerdem die Umwelt: „Wer sich für unsere Kältemaschine entscheidet, profi-tiert von einer deutlich reduzierten CO2-Bilanz und trägt unmit-telbar zum Klimaschutz bei“, so Florian Mayer, Leiter Entwick-lung Software und Elektronik bei Efficient Energy. „Somit ist der eChiller im Übrigen auch zukunftssicher – ganz im Gegenteil zu

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Minute auf ein höheres Druck- und Temperaturniveau bringen. Der Antrieb der Turboverdichter erfolgt über Synchronmotoren, die ihren Strom von Frequenzumrichtern beziehen.

Efficient Energy setzt schon seit der Stunde null auf Frequen-zumrichter des Typs SD2S von Sieb & Meyer. „Sie waren schon im ersten Prototyp des Jahres 2007 verbaut“, erinnert sich Flori-an Mayer. Damals hatte das Unternehmen die nötigen Turbo-verdichter noch als fertige Baugruppe von einem externen Lie-feranten bezogen, der die Lösungen von Sieb & Meyer ins Spiel brachte. Heute arbeiten die Serienmodelle des eChillers zwar mit von Efficient Energy selbst entwickelten Turboverdichtern – die Frequenzumrichter kommen jedoch nach wie vor aus Lüneburg. Aus gutem Grund, so der Entwicklungsleiter: „Das verwendete Regelverfahren sorgt für eine außergewöhnlich geringe Roto-rerwärmung. Zudem ließen sich die Geräte den wechselnden Anforderungen immer sehr gut anpassen, weil die Software flexibel konfigurierbar ist.“

Frequenzumrichter flexibel konfigurieren und regelnSo lässt sich die Parametrierung des SD2S zum Beispiel den rela-tiv konstanten Lasten der Kältemaschine anpassen. „Das ist ein starker Kontrast zu den extrem dynamischen Anwendungen, in

Kälteanlagen sind unter anderem in Serverräumen und Rechenzent-ren unentbehrlich – ohne ihre Dienste würde den empfindlichen IT-Systemen die Überhitzung drohen. Besonders umweltfreundlich ist die traditionelle Kältetechnik jedoch zumeist nicht. Anders ist das bei der innovativen Kältemaschine eChiller des jungen Unternehmens Ef-ficient Energy : Sie kühlt mit reinem Wasser (R718) und verbraucht bis zu 80 % weniger Strom als herkömmliche Lösungen.

Eck-DATEN

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Bild 2: Der eChiller ist bisher die einzige Kältemaschine im Leistungsbe-reich von 35 kW, die Wasser (R718) als Kältemittel einsetzt.



Aktoren


AutorRolf GerhardtLeiter Vertrieb Antriebselektronik bei Sieb & Meyer.


denen unsere Frequenzumrichter üblicherweise zum Einsatz kommen“, so Ralph Sawallisch, Key Account Manager Antrieb-selektronik bei Sieb & Meyer. „Der SD2S ist aber von vornherein für eine große Bandbreite von Applikationen konzipiert, sodass dies kein Problem darstellt.“ Die flexible Software des SD2S ermöglicht grundsätzlich den Betrieb von hochdynamischen Servomotoren und Hochgeschwindigkeitsmotoren in Asynchron- und Synchrontechnologie. Je nach Anwendung kann der Betrieb des SD2S geberlos erfolgen, zum Beispiel im Fall von Bearbei-tungsspindeln in Werkzeugmaschinen. Aber auch ein geberbe-hafteter Betrieb von zum Beispiel hochdynamischen Schraub-spindeln in der Automobilindustrie ist möglich. Die leistungsfä-hige Parametrier-Software drivemaster 2 unterstützt den Kunden bei der anwen-dungsspezifischen Parametrierung und Inbetriebnahme.

Der SD2S lässt sich aber nicht nur flexibel konfigurieren, sondern auch direkt von einer externen Regelung ansteuern. Für die

Anbindung an die übergeordnete Steuerung steht eine

Vielzahl unterschiedlicher Optionen zur Verfügung – die Schnittstellen reichen von analogen Sollwertsig-nalen (±10 V), digitalen E/As, RS-232 und USB bis zu CAN-Bus. Über ein Gate-way ist auch der Anschluss an Profibus und EtherCAT möglich. Beim Betrieb des eChillers gibt die integrier-

te Regelung den Frequenzumrichtern eine Drehzahl vor. Nur so kann der Turboverdichter genug Wasserdampfvolumen befördern und somit die benötigte Leistung erzielen. Apropos Wasserdampf: „Die Turbine des eChillers wird in einem Wasserdampfvakuum betrieben – eine extreme Betriebsumgebung, der die Komponen-ten der Anlage jedoch dauerhaft trotzen müssen“, so Ralph Sawal-lisch. „Diese Anforderung gibt es extrem selten in der Industrie.“

In Planung: Die individuelle AnpassungDerzeit arbeiten die beiden Unternehmen zusammen an einer Optimierung des Frequenzumrichters: Eine Wasserkühlung soll es ermöglichen, den eChiller mit den nächstkleineren SD2S-

Modellen zu betreiben – ein Kostenvorteil nicht nur für Efficient Energy, sondern auch für den Endkunden. Zu diesem Zweck passt Sieb & Meyer das Seriengerät konstruktiv an. Sollte sich diese Maßnahme bewähren, so ist ein weiterführendes Projekt denkbar: Efficient Energy möchte den Frequenzum-richter langfristig direkt in die Anlage inte-

grieren. Das würde die Kosten weiter senken, weil das Gerät somit nicht mehr in einem separaten Schaltschrank untergebracht werden müsste. „Die Voraussetzung dafür wäre eine modifizier-te Bauform des SD2S mit einem neuen Platinenlayout“, erläutert Florian Mayer. Eine Herausforderung, die mit Sieb & Meyer als Partner durchaus zu bewältigen ist, denn: „Sieb & Meyer ist so aufgestellt, dass die Mitarbeiter individuelle Projekte über den ganzen Prozess hinweg betreuen können. Das macht für uns den Mehrwert aus.“ (jj) n

Bild 3: Der sogenann-te eChiller des jungen Unternehmens Effici-ent Energy ist welt-weit eine der saubers-ten und ökonomisch wertvollsten Kom-pressionskältema-schine.

Bild 4: In den Kälte-maschinen der Serie eChiller kommen zwei Frequenzumrichter SD2S zum Einsatz.

34

Bild 5: In umweltfreundlichen Kältemaschinen von Efficient Energy stellt der Frequenzum-richter SD2S unter anderem seine Flexibilität unter Beweis.5

Kälteanlagen schützen empfindliche IT-Syste-me in Serverräumen

und Rechenzentren vor Überhitzung.


elektronik industrie 02 / 2017 45

Aktoren


MEV stellt mit den Modulen TMCM-3314 und TMCM-3315 zwei weitere Trinamic-Schrittmotorsteuerungen der 4. Genera-tion vor. Diese basieren auf den neuesten Motion-Controller- und Motortreiber-Technologie und sind die ersten Mehr-achssteuerungen mit Closed-Loop-Funk-tion und S-förmigen Beschleunigungs-rampen.

Eine weitere Neuerung ist die weitest-gehend geräuschlose Betriebsart stealth-chop, bei dem nur noch die Lagergeräu-sche zu hören sind. Anders als bei ande-ren spannungsgesteuerten Ansteuerun-gen wird hier der Strom nachgeführt, sodass keine Drehmomentverluste bei höheren Geschwindigkeiten zu erwarten sind. S-förmige Rampen vermeiden Sprünge in der Beschleunigung. Die Maximalgeschwindigkeit wird so schnel-

ler und sicherer erreicht. Mit der integ-rierten Closed-Loop-Funktion können Schrittmotoren geregelt betrieben wer-den. Dabei bekommt der Motor nur so viel Strom, wie es die aktuelle Belastung erfordert. Ist der maximale Strom erreicht, wird die Geschwindigkeit reduziert um das nötige Drehmoment erreichen zu können und Schrittverluste zu verhin-dern. Für die Closed-Loop-Funktion ist ein inkrementaler Encoder mit ABN-Sig-nalen erforderlich.

Diese Funktionen werden durch die bereits eingeführten Technologien wie die sensorlose Lasterkennung stallguard2, die lastabhängige Stromregelung coolstep und dem präzisen Stromregler spreadcyc-

CLOSED-LOOP-FUNKTION UND S-FÖRMIGE BESCHLEUNIGUNGSRAMPEN

Dreiachsige Schrittmotor-steuerungen mit viel Power


le mit bis zu 256 Mikroschritten ergänzt. Die Verbindung zum Host-Rechner kann über USB, RS485, CAN oder EtherCAT erfolgen. Als Protokolle sind TMCL (Tri-namic Motion Control Language), CANo-pen oder CoE (CANopen over EtherCAT) möglich. Mit TMCL ist es möglich, Ablaufprogramme auf das Modul zu laden und dort lokal laufen zu lassen, ohne dass ein Host angeschlossen ist. Die 3-Achs-Module können Schrittmotoren mit maxi-mal 6,4 A bei bis zu 48 V Versorgung steu-ern. Über Schaltereingänge und Multi-IO-Verbindungen kann Peripherie direkt über das Modul gesteuert werden. (jj)

Die Schrittmotorsteuerungen haben eine einheitliche Größe von 275 mm x 100 mm.Die Schrittmotorsteuerungen haben eine einheitliche Größe von 275 mm x 100 mm.

Bild: MEV/Trinamic

NUR VIER EXTERNE BAUELEMENTE NÖTIG

Schrittmotortreiber-IC liefert Ausgangsströme bis zu 1 A pro Kanal Allegro Microsystems stellt mit dem A3916 einen Low-Voltage Bipolar-Schrittmotor-/Dual-DC-Motortreiber vor. Die Treiber-Schaltung eignet sich für die PWM-basier-te (Pulsbreitenmodulation) Ansteuerung von Low-Voltage-Schrittmotoren oder Dual-DC-Motoren und benötigt dafür nur vier externe Bauelemente. Sie stellt einen Ausgangsstrom bis zu 1 A pro Kanal bereit und wird mit einer Spannung von 2,7 bis 15 V betrieben.

Das Bauelement enthält sämtliche Motorsteuerungsschaltkreise, einschließ-lich eines PWM-Reglers mit fester Off-Time, der abhängig von der Auswahl eines niederohmigen Strommesswiderstands einen Spitzenstrom in der Motorwicklung festlegt. Eine interne Versorgung erübrigt

einen externen LDO-Regler (Low-Drop-out), und die integrierte Ladungspumpe benötigt nur einen externen Kondensator. Eine Diagnose wird durch einen Active-Low-Fehlerausgang ermöglicht, der den Nutzer über eine Abschaltung bei Über-hitzung oder Überstrom informiert. Der Treiber eignet sich für Anwendungen, die mit einer Li-Ionen-Zelle oder drei AA-Batterien betrieben werden.

Zwei Gehäusevarianten stehen zur Ver-fügung: ein flaches 3 mm x 3 mm, 16-poli-ges QFN (Endung -ES) und ein direkter Ersatz für den A3906 in einem flachen 4 mm x 4mm, 20-poligen QFN (Endung -ES und -1). Beide Varianten verfügen über ein Exposed Tab für eine verbesserte Wärme-ableitung. (jj) infoDIREKT 546ei0217

Der Schrittmotortreiber A3916 von Allegro Mi-crosystems ist im 16-poligen und 20-poligen QFN erhältlich.

Bild:

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EMV


EMV-Filter für DC/DC-Schaltregler optimierenEffizienz im Widerspruch zur EMV

Schaltnetzteile und DC/DC-Schaltregler ermöglichen eine hohe Effizienz, können jedoch bei nicht optimier-tem Design der Schaltung und des Leiterplattenlayouts zu einer erhöhten Störaussendung von Funkstörspan-nung führen. Dieser Artikel behandelt die gezielte Implementierung von Eingangsfiltern zur Reduzierung der symmetrischen Störspannung an DC/DC-Schaltreglern. Autor: Stefan Klein

Ob Schaltnetzteil oder DC/DC-Schaltregler, jede Art von getakteter Stromversorgung verursacht eine breitban-dige Störaussendung in Form von Störspannung und

Störfeldern, welche zur Funktionsstörung anderer elektrischer Geräte führen kann. Hauptursache für die Störspannung ist am Eingang der Strom, welcher mit der Taktfrequenz des Schaltreg-lers durch den Eingangskondensators des Schaltreglers fließt und über den ESR einen Spannungsabfall URippel hervorruft, der aus einem proportionalen Anteil durch den ESR und einem inte-grierten Anteil durch die Kapazität besteht.

Messung der StörspannungAbhilfe schafft ein Eingangsfilter, das die Störspannung in seiner Amplitude dämpft, Oberwellen unterdrückt und entscheidend die Funkstörspannung auf einen akzeptablen Wert reduziert. Beispielsweise legt die Fachgrundnorm EN61000-6-4 bei 150 kHz einen Grenzwert des Quasispitzenwertes von 79 dBμV fest. Der derzeitige Markt für passive Bauelemente bietet ein breites Port-

folio an vorgefertigten Filtern, vermark tet mit hoher Einfüge-dämpfung. Beispielweise werden Einfügedämpfungswerte zwi-schen 70 und 100 dB deklariert. Jedoch können diese Werte in der Praxis selten erreicht werden, da solche Filter in einem 50-Ω-System vermessen wurden und die Impedanzen der Strom-versorgungen von diesen Werten ab weichen. Die Entwicklung eines individuellen Filters wird empfohlen.

Zunächst sollte zur Entwicklung eines Eingangsfilters die Stör-art bekannt sein. Hierbei wird zwischen Gegentakt- und Gleich-taktstörungen unterschieden. Zur Unterdrückung der Gegen-taktstörungen wird am Eingang des Schaltreglers ein Filter imple-mentiert. Bereits entwicklungsbegleitend kann die Messung der Störspannung mit einer LISN (Line Impedance Stabilization Network) und einem Spektrumanalysator durchgeführt werden. Bild 1 zeigt den Prüfaufbau eines solchen Messverfahrens.

Anhand eines solchen Aufbaus können die reinen Gegentakt-störungen gemessen werden, da das Bezugspotenzial die Schal-tungsmasse und nicht die Bezugserde ist. Aufgabe der LISN ist

Bild:

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die Auskopplung der Störspannung als reine Wechselgröße. Das interne Tiefpassfilter der LISN verhindert eine Störung anderer, am Versorgungsnetz angeschlossener, elektrischer Geräte. Bild 2 zeigt die so gemessene Störspannung UStör in dBμV eines DC/DC-Abwärtsreglers bei einer Schaltfrequenz von 2 MHz, einer Eingangsspannung von 10 V und einem Eingangseffektivstrom von 0,7 A. Der Störspannungspegel Ustör wird durch folgenden Ausdruck in dB definiert :

UStör = 20 logURippel

1µV(

(

dBµV

Deutlich sichtbar ist die Grundschwingung, korrespondie rend zur Schaltfrequenz. Die harmonischen Oberschwingungen, wel-che bis in den hohen MHz-Bereich reichen, fallen in der Ampli-tude ab, liegen jedoch noch über dem Grenzwert. Mit 116 dBμV ist die Grundschwingung in ihrer Amplitude am größten. Anhand dessen lässt sich URippell bestimmen durch:

URippel = UStör

(10 20 ) .1µV

Somit liegt ein URippel von 631 mV vor, wodurch ein Eingangsfil-ter sichtlich erforderlich wird.

Beeinflussung des SchaltreglersIm Folgenden wird ein auf den erwähnten Schaltregler ange-passtes Eingangsfilter untersucht. Aus einer Spule (WE-PD2, ungeschirmt, L = 1 μH, SRF = 110 MHz, RDC = 49 mΩ) und einem Kondensator (FK-Serie, Elektrolyt, C =10 μF, U = 35 VDC) wird ein Tiefpassfilter konstruiert. Hierzu wird dieses vor den Ein-gangskondensator des DC/DC-Schaltreglers platziert. Bild 3 zeigt die Anordnung des Filters.

Zunächst sollte eine Filterspule mit hoher Eigenresonanzfre-quenz (SRF, self-resonant frequency) gewählt werden, da die

Ein Eingangsfilter ist unentbehrlich und sollte bereits während der Entwicklungsphase berücksichtigt werden. An einem DC/DC-Schalt-regler lässt sich bereits mit einem LC-Filter die Gegentaktstörung un-terdrücken und die Störspannung auf einen akzeptablen Pegel redu-zieren. Mit einem gezielten Aufbau des Eingangsfilters und einer be-wussten Auswahl der passiven Filterelemente lässt sich die höchst mögliche Einfügedämpfung mit Rücksicht auf die Stabilität des Schalt-reglers erreichen.

Eck-DATEN

Bild 1: Prüfaufbau zur Messung der Störspan-nung.

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EMV


AutorStefan Klein,Applications Ingenieur bei Würth Elektronik Eisos .


Spule im Allge meinen im oberen Frequenzbereich aufgrund der parasitären Kapazität an Filterwirkung verliert. Um den Kern der Filterspule nicht in Sättigung zu treiben, sollte der zulässige Sättigungsstrom der Filterspule mindestens zehn Prozent über dem Spitzenwert des Eingangsstromes liegen. Ratsam ist an dieser Stelle ein möglichst geringer RDC, um den Gleichspan-nungsabfall zu minimieren. Nun wird ein Induktivitätswert gewählt, sodass die Eckfrequenz des Filters ein Zehntel der Schalt-reglerfrequenz beträgt, somit weit unter der Durchtrittsfrequenz der Schaltreglerbandbreite liegt und die Grundschwingung sowie deren Oberschwingungen weitgehend dämpft. Der Eingangsfil-ter weist bei seiner Eckfrequenz Resonanzüberhöhung, sowie höchste Güte auf, weswegen eine Dämpfung des Filters erfor-derlich ist. Zwischen Filter-Eckfrequenz und der Durchtrittsfre-quenz des Schaltreglers ist ein sicherer Abstand wichtig, um die Stabilität des Regelkreises des Schaltreglers zu ge währleisten. Würden sich diese Frequenzen überlappen, könnte es zur Insta-bilität des Schaltreglers führen, da er nicht mehr schnell genug auf eine Änderung der Eingangsspannung reagieren könnte. Verursacht wird dies durch den negativen Eingangswiderstand des Schaltreglers.

In der Theorie gilt für den Schaltregler: Pab = Pzu. Dies bedeutet, dass bei konstanten Ausgangsbedingungen des Schaltreglers der Eingangsstrom Iein mit zunehmender Eingangsspannung Uein abnimmt. Dieser Effekt ist auf den negativen Eingangswiderstand des Schaltreglers Zein zurückzuführen; approximiert durch den Ausdruck in nachfolgender Formel:

Zein(DC)= - Uein

2

Uein . lein

Allerdings ist dies eine Großsignalanalyse. Auf Grund der fre-quenzabhängigen Bauteile im Schaltregler ist der Eingangswi-derstand dynamisch. Als Praxistipp empfiehlt es sich die Impe-danz des Eingangsfilters Zfilter viel geringer als die Eingangsim-pedanz des Schaltreglers Zein zu halten. In der Regel führt die Filterspule nicht zur Abstrahlung von elektromagnetischen Fel-dern und man kann eine ungeschirmte wählen. Bei der Wahl der Filterkapazität soll darauf geachtet wer den, dass die maximal zulässige Betriebsspannung des Filterkondensators etwa 25 Pro-zent über der Versorgungsspannung liegt, da jeder Kondensator ein Spannungsderating aufweist. Mit zunehmender Spannung sinkt in Abhängigkeit des Dielektrikums der Kapazitätswert und somit die Filterwirkung. Um eine hohe Eigenresonanzfrequenz zu gewährleisten, erweist sich ein geringer ESL-Wert als vorteil-haft. Ausnahmsweise darf an dieser Stelle ein relativ hoher ESR herangezogen werden, da der ESR die Güte Q des Filters bewusst reduziert und die Resonanzüberhöhung des Tiefpassfilters dämpft. Empfehlenswert ist die Wahl einer verhältnismäßig gro-ßen Filterkapazität und einer kleinen Filterspule, da die Zunah-me der Induk tivität eine Verringerung der Eigenresonanzfrequenz bewirkt. Die Wahl eines Elektrolytkondensators als Filterkon-densator ist die günstigste. Um eine Fehlanpassung der Impe-danzen zu vermeiden, ist eine gezielte Anordnung der Filterele-mente wichtig. Da die Eingangsimpedanz des Schaltreglers, bedingt durch den Eingangskondensator, niedriger ist als die der Ver sorgung, sollte die Filterspule zwischen Versorgung und Ein-gangskondensator des Schaltreglers liegen. (jj)

Bild 2: Ergebnis der Störspannungsmessung ohne Filter.

Bild 3: Anordnung des Eingangsfilters.

Bild 4: Ergebnis der Störspannungsmessung mit Filter.

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EMV


Der Elektronik-Distributor Rutronik erweitert sein Portfolio um die Elektrolyt-kondensatoren der Serien V-TC und V-TCU von Panasonic. Die Serien sind Weiterentwicklungen der bestehenden VT-P-Serie von Panasonic und bieten eine höhere Rippelstromfestigkeit.

Im Vergleich zur Vorgänger-Serie bieten die Elektrolytkondensatoren eine 1,2-fach- beziehungsweise 1,5-fach höhere Rippel-stromfestigkeit bei 125 °C. Die V-TC-Serie kann in der Baugröße D8 mit Strömen bis 300 mA und in der Baugröße G mit bis zu

RutRonik eRweiteRt SoRtiment

kondensatoren der V-tC-Serie750 mA belastet werden. Bei einer Redu-zierung der Abmessungen von G auf F beziehungsweise von F auf D8 weist die V-TCU-Serie 1,2- bis 2,2-fach höhere Kapazitätswerte von 220 µF bis 680 µF auf. Panasonic verspricht eine Lebensdauer von 2000 Stunden bei kleineren und 3000 Stunden bei größeren Baugrößen. Zudem sind die Elektrolytkondensatoren oder sogenannte Becherkondensatoren mit einer Abmessung von 6,3 x 7,7 mm² bis 10 x 10,2 mm² kompakt gehalten. Beide Seri-en sind geeignet für Anwendungen wie infoDiRekt 705ei0217

Die Elektrolytkondensatoren der Serien V-TC und V-TCU von Panasonic sind ab sofort bei Rutronik lieferbar.

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zum Beispiel in einer DC/DC-Filterung oder als Ausgangsstrom-Rippelglättung in Automobilsteuergeräten. (hag) n

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emV-Filter für PV-SystemeSchaffner hat sein Produktangebot um die EMV-Filter-Serien FN221x HV und FN 331x HV erweitert. Sie kommen vor allem auf der AC- und DC-Seite von Umrichtern zum Einsatz und tragen so zur Einhaltung von Normen bei und erhöhen zudem die Systemzuverlässigkeit.

Diese EMV-Filter sind für Ströme von 250 und 2300 A geeignet. Gerade im Pho-tovoltaik-Bereich helfen die AC-EMV-Filter der FN 331x HV Serie auf der Netz-

seite in Abstimmung mit dem DC-Filter FN 221x HV bei der Einhaltung von ver-bindlichen EMV-Normen für PV-Systeme. Mittels flexibler Konfiguration lassen sich die EMV-Filter auf die Bedürfnisse der Anwendungen verschiedener Systeme abstimmen. Die Filter sind CE-, UL-, CSA- und ENEC-zertifiziert sowie RoHS-kon- infoDiRekt 706ei0217

Die DC-Filter FN 221x HV von Schaffner sind für die Anwendung im Photovoltaik-Bereich und für Ströme von 250 und 2300 A geeignet.

form. Beide Versionen sind ohne Entstör-kondensatoren gegen Erde für spezifische AC- und DC-Leistungsstrukturen als Standard erhältlich. (hag) n

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Scha

ffner

RobuSte entStöRkonDenSatoRen mit 350-V-nennweChSelSPannung

X2-Folien-kondensatorenDie TDK-Gruppe präsentiert die Konden-satoren-Serie Epcos MKP X2. Die zur TDK-Gruppe gehörende Epcos entwickelt und produziert die für den Einsatz bis zu 350 VAC geeigneten Elektrolytkondensa-toren. Es handelt sich um X2-Endstörkon-densatoren, die der Unterdrückung von Störsignalen dienen. Im Vergleich zu kon-ventionellen X2-Bauelementen, die nur für Nennspannungen von 305 VAC geeignet sind, vertragen die Kondensatoren der MKP-Reihe Nennwechselspannungen bis 350 V. Das Kapazitätsspektrum erstreckt

sich von 0,47 µF bis 10 µF nach der E12-Rei-he. Unter rauen Umweltbedingung bieten die Kondensatoren einen stabilen Kapa-zitätswert, was durch den THB-Test (Ther-mal Humidity Bias) geprüft würde. Dabei wurden die Bauelemente auf Funktions-weise unter erschwerten Umweltbedin-gungen (1000 Stunden bei 85 °C, 85 % relative Luftfeuchte und 330 VAC Betriebs-spannung) getestet, was einen Kapazitäts-abfall von höchstens 7,5 % ergab. Die Bau-elemente sind UL- und EN-zugelassen und in den Rastermaßen 27,5 mm oder

37,5 mm verfügbar. Sowohl Gehäuse als auch Vergussmasse entsprechen dem UL- 94-V-0-Standard. (hag) n

infoDiRekt 710ei0217

Die TDK Corporation präsentiert robuste Epcos MKP X2-Kondensatoren zur Störunterdrückung.

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TDK

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EMV


EMV-Filtertechnik verbessert Dämpfung und ErdungIn Sekunden in Standardsteckverbinder eingesetzt

Mit EESeal+ stellt Quell neue EMI-Filtereinsätze mit verbesserter Dämpfung und Frequenzabdeckung vor. Zum Einsatz kommen bei dieser patentierten Technik EMV-Filterbausteine, die in einen Einsatz aus Silikongummi integriert sind, der an Größe, Form und Steckgesicht des zu filternden Steckverbinders angepasst ist. Varistoren für den Überspannungsschutz können ebenfalls integriert werden.

Bei der EMV-Filtertechnik EESeal+ geben die Anwender vor, welche Filterelemente für welchen Kontakt erforder-lich sind. So entsteht ein vollständig kundenspezifischer

Filtereinsatz mit verschiedenen Kondensatorwerten, Kurzschlie-ßungen und Trennungen. Innerhalb von Sekunden lassen sich die Einsätze ohne Sonderwerkzeug oder Löten in die Standard-steckverbinder einsetzen. Sie bilden einen EMI-Filter und eine Abdichtung gegen Umwelteinflüsse.

Vollständig kundenspezifischDa diese Filtertechnik ohne Platine oder spröde, planare Keramik-konstruktionen auskommt, ist keine Anpassung des Steckverbin-

dergehäuses erforder-lich. Weiterhin erzeu-gen die Filter keine Lufttaschen und sie beeinträchtigen nicht die Funktion vorhan-dener Dichtungen. Bausteine und Verdrah-tung sind vollständig in schüt-zendes Silikon eingebettet, sodass Kondensatoren nicht „abspringen“ oder bei der Montage oder im Betrieb beschädigt werden können. Darüber hinaus ist der Siliko-naufbau beständig gegen hohe Temperaturwechselbelastungen, Ozon, Chemikalien, Alterung und UV-Licht. Außerdem gibt es keine Federmetallkontakte (BeCu), die durch übermäßige mecha-nische Belastung beim Einbau spröde werden. EESeal-Kontakte können große Fluchtungs- und Passfehler ohne Funktionsverlust ausgleichen.

Aufgrund einer verbesserten Masseebene weist die neue EESeal+-Technik im Vergleich zu den EESeals in Standardaus-führung einen geringeren Kontaktwiderstand und eine niedri-gere Induktivität auf. Bei etwa 50 dB liegt die Spitzendämpfung und, laut Angaben von Quell, konnten Kunden ein Abschwächen der Störungen bei Frequenzen von bis zu 40 GHz beobachten. Zusätzlich zur EMI-Filterung erleichtert das EESeal+ die Erdung von Kontakten über das Gehäuse, wie zum Beispiel bei Koaxial-schirmungen in Kombi-D-Sub-Steckverbindern ebenso wie bei Koaxial-Rundsteckverbindungen. (ah) n

Der Beitrag basiert auf Unterlagen von Quell.


Mit EESeal+ lassen sich vollständig kundenspe-zifische Filtereinsätze realisieren.

Bei der EMV-Filtertechnik EESeal+ geben die Anwender vor, welche Filter-elemente für welchen Kontakt erforderlich sind.

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EMV

Die Doppel-Induktivitäten der AEC-Q200-qualifizierten IHLD-Serie von Vis-hay Intertechnology vereinen zwei Induk-tivitäten in einem einzigen 3232- bezie-hungsweise 4032-Gehäuse. Die Doppel-Induktivitäten IHLD-3232HB-5A und -4032KB-5A wurden für Class-D-Verstär-kerschaltungen optimiert. Sie eignen sich auch für EMV-Filteranwendungen in Tele-matiksystemen sowie für den Einsatz in Kleinleistungs-Stromversorgungen und -Spannungswandlern. Die Induktivitäts-werte sind weitgehend unabhängig von Temperatur und Gleichstrombelastung. Sie haben ein lineares Sättigungsverhal-

ten. Ein weiterer Vorteil ist der minimale Koppelfaktor und das entsprechend gerin-ge Übersprechen. Die Induktivitäten haben einen maximalen Gleichstromwi-derstand von 29,2 mΩ bis 159,43 mΩ, decken den Induktivitätsbereich von 5 µH bis 33 µH ab und sind für Nennströme bis 6,0 A ausgelegt. Die Bauteile besitzen ein geschirmtes Gehäuse, sind für den Betriebstemperaturbereich von -55 bis +155 °C spezifiziert und besitzen eine hohe Temperaturwechsel-, Feuchtigkeits-, Stoß- und Vibrationsfestigkeit. (jj) n

E insatztEmpEraturbErEich von -55 bis +155 °c

3232 und 4032 Doppel-induktivitäten

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REDCUBE PRESS-FIT REDCUBE PLUG REDCUBE SMD REDCUBE THRembedded world Halle 3 Stand 359

REDCUBE Terminals bieten einen höchst zuverlässigen Hochstromanschluss auf

der Leiterplatte. Geringe Übergangswiderstände garantieren eine minimale Eigen-

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und ermöglichen eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten.

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Außergewöhnlich hohe mechanische Stabilität

infoDirEKt 550ei0217Die Doppel-Induktivitäten decken den Indukti-vitätsbereich von 5 µH bis 33 µH ab.

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Emv-Filter für audio-applikationenTDK präsentiert MAF1005G-Filter zur Störunterdrückung und erweitert damit das Portfolio der EMV-Bauelemente für Audio-Applikationen um drei Typen mit Abmessungen von nur 1,0 mm x 0,5 mm x 0,5 mm. Die miniaturisierten Filter ver-fügen über eine hohe Dämpfung im Bereich von 700 MHz bis 2,5 GHz und

können Störsignale aus diesen Bändern um bis zu 50 dB unterdrücken. Wie das schon bekannte MAF1608G-Filter begren-zen diese Bauelemente zudem Verzerrung und Rauschen (THD + N) der Audiosig-nale sehr gut. Auf Grundlage eines opti-mierten Produktdesigns, das ein Ferrit-material mit einem geringen Verzerrungs-

faktor verwendet, ist es TDK gelungen, dass durch den Einsatz des Filters keine nachweisbare Verschlechterung der Audio-Qualität erfolgt. Somit ist eine hohe Störunterdrückung bei voller Leistung des Verstärkers möglich. (jj) n

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Neue Produkte


Digitale BeschilderungMini-ITX-Board mit Rechenpower von IntelDas Tkino-AL Mini-ITX-Board von ICP ist für Grafikanwendungen im öf-fentlichen Raum wie beispielsweise digitale Beschilderung ausgelegt. Das flache ITX-Board ist mit 14 nm Intel Atom, Pentium oder Celeron On-

Board -SoCs ausgestattet. Zum Funktionsumfang zählen zwei DP++ und ein embedded Display Port (eDP), die eine Ansteuerung von drei 4K-Displays zulassen. Ein 3G-Modul ermöglicht die Durchfüh-rung von Fernwartungsarbeiten. Das ITX-Board besitzt einen Full/Half-size Mini PCIe Slot mit SIM-Hal-

ter, zwei SATA-6G/s-Schnittstellen, ein M.2 (B Key), einen PCIe x1 Slot, vier USB 3.0 und zwei USB 2.0 Ports sowie sechs COM-Anschlüsse. Als Speicher können maximal 8 GByte DDR3L SO-DIMM verbaut werden. Das Tkino-AL erzeugt nur wenig Abwärme (TDP: 6 bis 12 W) und ist in einem Tempera-turbereich von -20 °C bis 60 °C einsetzbar.

Sicherheitslösungen mit HardwarebeschleunigungKryptographie mit 8,20 MByte/sSegger setzt bei seiner Security-Lösung Emcrypt jetzt auf Hardwarebeschleunigung und Hardware von NXP. Damit werden Geschwindigkeiten von bis zu 8,20 MByte/s bei der Verschlüsselung erreicht. Die Software-Bibliothek Emcrypt bildet den Kern aller Kryptographie- und Sicherheitsprodukte von Segger wie Emssh, Emssl und Emsecure. Die reine Software-Lösung erreicht bereits eine Geschwindigkeit von 2,17 MByte/s für AES-128-Verschlüsselung auf einem NXP Kinetis-k66-Mikrocontroller mit 168 MHz. Das Unternehmen hat die Software nun erweitert und nutzt jetzt Hardwarebeschleuniger für kryptographi-schen Algorithmen. Damit erreicht der hardwarebeschleunigte Algorith-mus auf dem Mikrocontroller eine Geschwindigkeit von 8,20 MByte/s. Em-crypt ist vollständig in C geschrieben und läuft auf allen gängigen 16-, 32- und 64-Bit-CPUs.

Quelle-Senke BetriebElektronische Hochleistungslasten für BatterietestsDie elektronischen Hochleistungslasten EPS/EL 9000B von EPS Stromversorgung sind durch ih-re kompakten 19-Zoll-Einschubgehäuse (3 HE + 6 HE) für Prüfsysteme und Industriesteuerun-gen geeignet. Über die herkömmlichen Funk- tionen von elektronischen Lasten hinaus kön-nen mit dem integrierten Funktionsgenerator sinus-, rechteck- oder dreieckförmige Sollwert-kurven sowie weitere Kurvenformen erzeugt werden. Im Batterietest-Modus kann eine an-geschlossene Batterie mit einem Konstant-strom, -leistung oder -widerstand bis zu einer Entladeschlussspannung entladen werden. Bei Erreichen der Schwelle schaltet die Last den Eingang ab (Tiefentladeschutz). Die Entladezeit und die entnommene Ladung werden erfasst und im Display angezeigt. Die sogenannten Ar-biträrkurven (100 Stützpunkte) können auf USB-Stick gepeichert oder davon geladen wer-den. Für die Fernsteuerung per PC oder SPS verfügt das Gerät serienmäßig über eine rück-wärtige USB-B-Schnittstelle, sowie eine schnel-le, galvanisch getrennte Analogschnittstelle.

Mittels optionalen, steck- und nachrüstbaren Schnittstellenmodulen können weitere digitale Schnittstellen wie Profibus, ProfiNet, ModBus TCP, CANopen, CAN oder andere hinzugefügt werden. Dies ermöglicht die Anbindung der Geräte an gängige industrielle Busse durch Wechsel oder Hinzufügen eines kleinen Mo-duls. Die Lasten können beispielsweise über die digitale Schnittstellen im Verbund mit anderen Lasten oder anderen Gerätetypen betrieben beziehungsweise von einem PC oder einer SPS gesteuert werden. Die Geräte bieten außerdem standardmäßig die Möglichkeit über den soge-nannten Share-Bus eine Verbindung zu Netzge-

räten mit einem identischen An-schluss herzustellen, um im Zwei-Quadranten-Betrieb zu arbeiten. Diese Betriebsart stellt das Quel-le-Senke-Prinzip dar und findet in vielen Bereichen der Industrie bei Prüfungen von Geräten, Bautei-len und anderen Komponenten sowie bei Batterietests Anwen-

dung. Standardmäßig ist außerdem eine ech-te Master-Slave-Verbindung mit Aufsummie-rung der Slave-Geräte vorhanden. Über diese Betriebsart lassen sich bis zu zehn Geräte zu einem System verbinden, was eine erhöhte Gesamtleistung von bis zu 144 kW bei 10.200 A bietet. Alle Modelle haben eine FPGA/DSP-basierte, digitale Regelung. Dies erlaubt eine genaue und schnelle Messung und Anzeige von Istwerten. Optional sind auch vorkonfek-tionierte Schranksysteme sowie Profisoft-ware erhältlich.


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Mit Bluetooth und WLANDer Raspberry Pi 3 im emPC-A/RPI3Der Raspberry Pi ist hat genügend Anwendungsfelder in der Industrie, wo schon der emPC-A/RPI2 von Janz Tec im Einsatz ist. Nun stellt das Unter-nehmen den Nachfolger emPC-A/RPI3 mit dem Raspberry-Pi-3-Modul vor.

Das emPC-A/RPI3-System basiert auf dem ursprünglichen Design, enthält jetzt aber auch zwei Schnittstellen für die mobile Kommunikation, die sich zur Bildung von Adhoc-Netzwer-

ken bei mobilen Maschinen nutzen las-sen mit 10/100 Mbit/s Ethernet, BCM43143

Wi-Fi/WLAN und Bluetooth Low Energy (BLE). Das System ist für Eingangs-spannungen von 9 V bis 32 V und Umgebungstemperaturen von 0 bis 45 °C geeignet. Als Betriebssystem kommt ein reduziertes Raspbian Jessie Light im 99,8 × 30 × 96,7 mm³ großen Gehäuse zum Einsatz.

InduktivitätenMit integrierter E-Feld-AbschirmungVishay hat die AEC-Q200-qualifizierte Ihle-Produktlinie, eine Serie flacher Hochstrominduktivitäten mit integrierter E-Feld-Abschirmung zur Stör-strahlungsreduktion, um zusätzliche Versionen erweitert. Die Bausteine Ihle-2525CD-51, 3232DD-51 und 4040DD-51 verfügen über eine integrier-te E-Feld-Abschirmung aus verzinntem Kupfer, die – bei Anschluss an Mas-se – die elektrische Feldstärke in 1 cm Abstand (mittig über Bauteil) um bis zu 20 dB verringert. Beim Einsatz der Ihle-Serie wird laut Vishay in den meisten Fällen eine teure faradaysche Abschirmung unnötig, was Kosten und Leiterplattenfläche spart. Die Induktivitäten können bei Temperatu-ren bis 155 °C betrieben werden und besitzen vier Anschlüsse mit einer Koplanaritätsabweichung von ≤ 100 µm. Die Bauelemente sind im Werte-bereich von 0,22 µH bis 47 µH erhältlich, für Nennströme bis 36 A ausge-legt und sollen hohe Spitzenströme verkraften, ohne dabei in Sättigung zu gehen.


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Tec

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Neue Produkte


Mit dem BMP380 präsentierte Bosch Sensortec einen miniaturisierten ba-rometrischen Drucksensor. Er ist eine Single-Package-Lösung mit Abmes-sungen von nur 2,0 x 2,0 x 0,75 mm³. Der 512 Byte große FIFO-Speicher und

die Interrupt-Funktion des Sensors dienen der Speicherung und dem einfachen Zugriff auf die ermittelten Druck- und Temperaturdaten. Dies erleichtert die Bedienbarkeit und senkt den Stromverbrauch auf 2,0 µA bei 1 Hz im vollen Betrieb. Der Messbereich des Sensors liegt bei

300 hPa bis 1250 hPa. Unter realen Bedingungen erzielte der BMP380 eine relative Genauigkeit von ± 0,06 hPa (± 0,5 m) in einem Temperaturbereich von 25 °C bis 40 °C. Die absolute Genauigkeit zwischen 300 hPa und 1100 hPa beträgt ± 0,5 hPa über einem Temperaturbereich von 0 bis 65 °C.

Leistungshalbleiter liefern bis zu 195 A kontinuierlichPlanares SiC-MOSFET für den AntriebsstrangWolfspeed, ein Unternehmen von Cree stellt einen 900 V, 10 mΩ SiC-MOS-FET in Planartechnologie vor. Der CPM3-0900-0010A ist für eine Dauerleis-

tung von 196 A bei einer Gehäusetempera-tur von 25 °C ausgelegt. Anders als Silizi-um-MOSFETs besitzt der CPM3 als SiC-MOSFET eine schnelle intrinsische Diode mit niedriger Sperrverzögerungszeit (Q

rr),

was den Einsatz externer Dioden überflüs-sig macht. SiC-MOSFETs lassen anders als Si-IGBTs Lawinendurchbrüche bei Span-nungsspitzen kontrolliert ablaufen, arbei-

ten bei höheren Schaltfrequenzen und sind kompakter. Derzeit wird der bis 175 °C getestet MOSFET als Chip bei Semi Dice angeboten, ist in Kürze jedoch auch in einem 4L-TO247-Gehäuse verfügbar.

Laufzeitverhalten von eingebetteten SystemenUDE 4.8 vereinfacht die Trace-AuswertungEine Vielzahl neuer und verbesserter Funktionen zur Auswertung großer Trace-Datenmengen und zur Beurteilung des Laufzeitverhaltens von Echtzeitbetriebssystemen bietet die Version 4.8 der Universal Debug En-gine (UDE) von PLS. Durch Zugangshardware-Tools wie dem Universal

Access Device 3+ und breitbandiger Schnittstellen können bei High-End-SoCs heute bis zu 4 GByte Tra-ce-Daten aufgezeichnet werden. Die Trace-Analyse ermöglicht es nun, diese Datenmengen noch schneller zu durchsuchen. Verfüg-bar ist ein Add-In zur Beurteilung des Laufzeitverhaltens von OSEK-

Echtzeitbetriebssystemen. Alleine durch die Trace-basierte Beobachtung von Betriebssystemvariablen, wie sie beispielsweise über das OSEK Real Time Interface (ORTI) definiert werden, können Laufzeitinformationen ohne die sonst notwendige Instrumentierung der Betriebssysteme er-mittelt werden. Grundlegend überarbeitet wurde die Dokumentation der COM-basierten Automatisierungsschnittstelle. Unter anderem trägt sie nun den vielfältig einsetzbaren Skriptsprachen auch durch Beispiele Rechnung.

Optische MesstechnikOptischer Breitband-SpektrumanalysatorDer Spektrumanalysator AQ6374 von Yokogawa ist für optische Messun-gen im Wellenlängenbereich von 350 nm bis 1750 nm ausgelegt. Durch optimierte Steuertechnologien erreicht der Analysator eine 40-fach höhe-re Messgeschwindigkeit als sein Vorgänger. Der Monochromator lässt sich

über die Air-Purge-Funktion mit Stickstoff oder trockener Luft spülen, sodass der Einfluss von Wasserdampf auf die Spektren minimiert wird. Das Tischgerät kann 100.001 Datenpunkte ab-tasten. Die Datenübertragungs-rate bei einer Fernsteuerung des Gerätes über Ethernet ist bis zu

100-mal schneller als beim AQ6315A. Die Wellenlängenauflösung des Ana-lysators lässt sich zwischen 0,05 nm und 10 nm einstellen mit einer Wel-lenlängenungenauigkeit von ±0,05 nm im Bereich von 633 nm bis 1523 nm und ±0,2 nm im Bereich 350 nm bis 1750 nm. Das Gerät hat eine Pegel-ungenauigkeit von ±1,0 dB, eine Pegelempfindlichkeit von -80 dBm (von 900 bis 1600 nm), einen messbaren Leistungsbereich von -80 dBm bis +20 dBm, eine close-in dynamic von fast 60 dB (Peak ±1,0 nm bei einer Auflö-sung von 0,05 nm), sowie ein Sweep von weniger als 0,5 s.


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Für kühle SchaltnetzteileLeistungs-MOSFETs für quasiresonante Flyback-Topologien

Flexibilität durch modular erweiterbare BauteileOberschwingungsfilter von SchaffnerSE Spezial-Electronic vertreibt die modular erweiterbare Familie passiver Oberschwingungsfilter der Ecosine-Evo-Serie von Schaffner. Die kompak-

ten Filter FN 3440, FN 3450 und 3452 wurden speziell für 6-Puls-Dioden und Thyristor-Eingangsfilter in Drei-phasensystemen entwickelt. Sie erreichen ohne eine im Umrichter integrierte Zwischendrossel einen niedrigen THID-Wert von ≤5 %. Die Filter sind in den Varianten 50 Hz / 400 V

AC, 50 Hz / 500 V

AC und 60 Hz / 480 V

AC erhält-

lich und bieten die aktuellen Open Frame IP 00 und IP 20 verfügbaren Filter Standard-Nennleistungen von 1,1 bis 250 kW in 50-Hz- beziehungsweise 1,5 bis 300 HP in 60-Hz-Netzen. Alle Filter haben eine CE-Kennzeich-

nung, sind UL-gelistet und RoHS-konform, zudem halten sie die Anforde-rungen von IEEE-519 ein.

Präzise HöhenmessungBosch entwickelt winzigen barometrischen Drucksensor


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Die MOSFETs der 700 V CoolMOS P7-Familie von Infineon sind für den Einsatz in resonant schalten-den Topologien ausgelegt und er-möglichen um 27 bis 50 Prozent reduzierte Schaltverluste (E

OSS),

während sich die Bauteiltempera-

tur um 16 Kelvin reduziert. Eine in-tegrierte Z-Diode ermöglicht eine höhere ESD-Robustheit bis zur HBM-Klasse 2. Die MOSFETs sollen eine verbesserte Leistungszahl (FOM, R

DS(ON) x Q

g) aufweisen. Die

Schwellspannung der MOSFETs liegt bei 3 V mit einer Toleranz von ±0,5 V. Damit kann der Transistor mit niedriger Gate-Source-Span-nung gesteuert werden. Die MOS-FETs sind mit Einschaltwiderstän-den von 280 mΩ bis 4,5 Ω in IPAK SL, DPAK und TO-220FP-Gehäusen verfügbar.

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Neue Produkte


Link Microtek (Vertrieb: Globes ) hat Kompetenzen im Bereich der Entwick-lung und Fertigung von Mikrowellendrehgelenken für Radarsysteme. Die großen Drehkupplungen, die über 1 m lang sein und sich kontinuierlich

mit bis zu 6 U/min drehen können, sind komplexe Baugruppen mit Wellenleitern, mehrfachen Ko-axialkanälen und Schleifringen. Die Mikrowellen-drehkupplungen werden in seegestützten Syste-men, in der Flugsicherung oder in anderen bo-dengestützten Radarsystemen verwendet. Mit ei-ner jahrzehntelangen Erfahrung in diesem Be-reich verfügt das Ingenieurteam von Link Micro-tek über die notwendigen Kenntnisse, um einen

jahrelangen zuverlässigen Betrieb der firmeneigenen Drehkupplungen zu gewährleisten, trotz der komplexen Konstruktionen und der hohen Anfor-derungen sowohl des Arbeitszyklus‘ als auch der Umgebungen.

Temperaturbereich von -55 bis +120 °C40 W DC/DC-Wandler mit Wirkungsgrad von bis zu 90 ProzentDie 40-W-DC/DC-Wandler der Baureihe MGDD-40 von Gaia sind mit den Eingangsgleichspannungsbereichen 4,5 bis 45 V beziehungsweise 9 bis 80 V verfügbar und erfüllen die Anforderungen nach MIL-STD-704 und der DO 160. Das Gehäuse des DC/DC-Wandlers hat Abmessungen von 1,5 Zoll

x 1,75 Zoll. Es sind zwei galvanisch voneinander getrennte Ausgangs-gleichspannungen mit 2 x 3,3 V, 2 x 5 V, 2 x 12 V, 2 x 15 V und 2 x 24 V reali-siert worden. Parallel- und Reihen-schaltung, bipolare Nutzung oder voneinander getrennte Ausgangs-spannungen sind ohne zusätzliche Komponenten möglich. Die volle

Leistung steht im Temperaturbereich von -55…+120 °C zur Verfügung. Trotz weiter Eingangsbereichsbereiche, hoher Trennspannung und festen Schaltfrequenzen von 330 kHz erreichen die DC/DC-Wandler einen Wir-kungsgrad von bis zu 90 Prozent. Zu den Standardeigenschaften gehört Fern-Ein-/Aus-Schaltung, Sense-Leitungen und Trimmfunktion.

Für lineare und rotative AnwendungenBatteriegepufferter 40 Bit Hall-Multiturn-EncoderDer konfigurierbare Hall-Multiturn-Encoder iC-PVL von IC-Haus stellt eine batteriegepufferte Ersatzlösung für mechanische Getriebe-Multiturn-Drehgeber dar. Die Stromaufnahme von weniger als 10 µA ermöglicht ei-nen batteriegestützten Betrieb über mehrere Jahre. Zum Einsatz kommt

ein flaches, nur 4 x 4 mm² großes QFN-Gehäuse mit integrierten Hall-Elementen. Damit lassen sich mag-netische Bänder (linear) oder Schei-ben und Polräder mit 1,0 bis 5,0 mm Polbreite abtasten. Der Encoder kann für lineare Anwendungen als reiner Periodenzähler konfiguriert werden. Eine Flex-Count-Schaltung

ermöglicht die Interpretation von 1 bis 256 magnetischen Polpaaren als eine mechanische Umdrehung in rotativen Anwendungen. Die aktuelle Position innerhalb einer Umdrehung kann in diesem Fall zusätzlich ausge-geben werden. Drehzahlen bis 15.000 U/min (bei 32 Polpaaren) oder Line-arbewegungen bis 24 m/s (bei 1,5 mm Polbreite) sind möglich.

Konstruktions- und FertigungsserviceMikrowellendrehkupplungen für Radarsysteme

Ladeparameter mit nur 1 Prozent UngenauigkeitBatteriemonitor für 3,6 bis 60 V mit I²C-SchnittstelleDer Multizellen -Batte riemonitor LTC2944 von Linear Technology ermög-licht die direkte Messung von Zellenstapeln mit Span nungen von 3,6 bis 60 V. Er benö tigt keine externen Pegelschieber an den Betriebs spannungs-

und Messanschlüssen und misst alle zur Beurteilung des Lade zustands erfor der lichen Parameter mit einer Ungenauig keit von nur 1 Prozent: Ladung, Spannung, Lade-/Entlade-strom und Temperatur. Die Informa-tionen werden über eine I2C/SMBus-kompa tible Zweidraht-Schnitt stelle zum Host übertragen; diese Schnitt-

stelle dient auch zum Konfi gu rie ren des ICs. Der Batte rie monitor ist für die Tempe ratur bereiche 0 bis +70 °C und -40 bis +85 °C erhält lich. Die Schal-tung steckt in einem nur 3 mm x 3 mm großen 8-poligen DFN-Gehäuse.

Taktgeber und temperaturkompensierte RTC integriert16-Bit-Flash-Mikrocontroller miteingebautem Quarz Epson hat den 16-Bit-Flash-Mikrocontroller S7C17M11 mit integriertem Taktgeber und sehr genauer Echtzeituhr (RTC) mit Temperaturkompensa-tion auf den Markt gebracht. Das Unternehmen hat einen eigenen, sehr

stabilen Quarz in den Mikrocontroller einge-baut und ein Verfahren zum Erkennen und Kor-rigieren von Frequenzabweichungen, die von Temperaturschwankungen verursacht werden, entwickelt. Im Temperaturbereich von 0 °C bis 50 °C variiert die Zeit im Controller maximal 10 Sekunden pro Monat, in einem Temperaturbe-reich von -30 °C bis 70 °C sind es 13,2 Sekunden pro Monat und in einem Temperaturbereich

von -40 °C bis 85 °C nur 26,4 Sekunden pro Monat. Der Mikrocontroller be-sitzt neben Flashspeicher zum Beispiel einen 12-Bit-A/D-Wandler sowie ei-nen Treiber für LCD-Displays mit bis zu 240 Segmenten.

Optisch isolierter High Voltage OszilloskoptastkopfHochspannungstastkopfVon Teledyne LeCroy ist jetzt der HVFO-Oszilloskoptastkopf (High Volta-

ge-Fiber-optically isolated) verfügbar. Der Differenztastkopf ist für 1500 V

DC Common Mode Tests ausgelegt. Es ist ein zur Messung klei-

ner, auf der hohen Zwischenkreisspannung von Leistungselektroni-ken floatenden Spannungen optimierter Tastkopf. Die optische Iso-lation zwischen der Tastkopfspitze und dem Oszilloskop verringert

eine unerwünschte Belastung des Messobjekts und verringert zusätzlich das Rauschen, Verzerrungen, Overshoot, Ringing und transiente Störungen auf dem Messsignal. Der Tastkopf enthält einen einzi-gen Laser und einen Lichtleiter, über die man die optische Isolation erreicht und sowohl das modu-

lierte Messsignal als auch die restlichen Steuerdaten überträgt. Messspitzen ermöglichen unterschiedli-

che Eingangsspannungsbereiche.


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Literatur


Medien-SPIEGEL

Nach vier JahrenAktueller Bacnet-StandardNach vier Jahren ist der Bacnet-Standard ASHRAE 135-2016 von der Bacnet Interest Group Europe (BIG-EU) veröffentlicht worden. Auf 400 Seiten zählen zu den 20 Neuerungen unter anderem, dass Bacnet jetzt auch IPv6-Netzwerke und Restful-Web-Services unter-stützt. Außerdem sind zusätzliche Funktionalitäten zur Aufzugs- und Beleuchtungssteuerung dazuge-kommen. Mittlerweile umfasst Bacnet Funktionalitäten zur Über-wachung und Steuerung von Hei-zung, Lüftung und Klima, Brand-schutzsysteme, Energiemanage-ment, Beleuchtungsteuerung, Zu-gangskontrolle und Aufzugsüber-wachung. Die Ausgabe 2016 fließt in die ISO- und EN-Normung ein.

Ab Lager ohne LieferzeitenKompendium für Schalter und Taster Mütron präsentiert seinen ersten Katalog im neuen Design für Schal-ter und Taster für den Maschinen-bau, Automatisierungstechnik so-wie Mess-, Steuer- und Regeltech-nik als umfangreiches Nachschlage-werk für Einkäufer und Entwickler. Das 300 Seiten dicke Kompendium von Mütron über Schalter und Tas-ter gibt eine Übersicht auf Baurei-hen der vier vertretenen Hersteller Marquardt, Schaltbau, Schurter und Rafi. Der Distributor konzentriert sich auf Lösungen im Bereich der Elektromechanik, Kabelkonfektion und Gerätemontage für den Ma-schinenbau, Automatisierungstech-nik sowie Mess-, Steuer- und Regel-technik. Standardprodukte direkt ab Lager erhältlich.

AnschlusstechnikAlles fürWindkraftleitungenDer 340-seitige Printkatalog für Windkraftleitungen von Helukabel kommt als 7. Auflage des Bran-chenkataloges. Der Systemanbie-ter liefert Kabel, Leitungen und die dazugehörige Anschlusstechnik für alle Anwendungen einer Wind-kraftanlage. Für den nordamerika-nischen Raum gibt es die Traycon-trol-Kabelserie mit gültigem UL 6141. Schwerpunkt im Katalog bil-det die WK-Alu-Powerline-Serie, die aufgrund ihres geringen Ge-wichts der Aluminiumleitungen in einer Länge in den Windkraftanla-ge-Turm eingezogen werden kann. Der Katalog hat übersichtliche Auswahltabellen und zahlreicheIllustrationen, die die Produktaus-wahl vereinfachen sollen.

MedizintechnikDriven Magazin von Maxon MotorDas Magazin Driven von Maxon Motor stellt neue Technologien in der Medizintechnik vor. Dort gibt es jährlich tausende Patentanmel-dungen von neuen Robotern für minimal invasive Operationen, Messgeräte oder andere Werkzeu-ge für den chirurgischen Eingriff. Maschinen und Werkzeuge werden immer kleiner, effizienter und prä-ziser. Chirurgen führen inzwischen mit Robotern minimal invasive Operationen durch und hinterlas-sen kaum Narben. Heikle Operatio-nen am Auge könnten bald schon Routine sein. Das Magazin schaut sich diese neuen Technologien ge-nauer an und erscheint zweimal jährlich als Printversion in Deutsch, Englisch und Chinesisch.

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infoDIREKT 715ei0217Für den aktuellen Bacnet-Standard 135-2016 gibt es weitere Informati-onen unter www.big-eu.org. Neu-fassung der 16484-5 wird folgen.

infoDIREKT 712ei0217Das Magazin kann kostenlos be-stellt werden unter: www.magazin.maxonmotor.de. Weitere Storys finden Sie unter drive.tech.

infoDIREKT 714ei0217Der Katalog ist ab sofort unter www.muetron.de/kontakt/kata-logbestellung/als Download er-hältlich oder als Printversion.

DAS ESP8266-PRAXISBUCH

Mit Node-MCU und EsplorerDer Bestseller-Autor Erik Bart-mann hat sich ausführlich mit dem ESP8266 und dem Node-MCU beschäftigt. Herausge-kommen ist dabei ein Praxis-buch, in dem er die Leser Schritt für Schritt in die Arbeit mit die-sen neuen Bauteilen einführt. Der ESP8266 ist ein program-mierbares WLAN-Funkmodul

mit zahlreichen Schnittstellen wie UART, I²C und SPI – bereits für unter 3 Euro. Dabei sorgt die UART-Schnittstelle für eine e i n fache I nteg rat ion i n µC-Projekte. Das ESP8266-Modul kann gut mit dem Ardu-ino zusammenarbeiten und ermöglicht ihm über die seriel-le Schnittstelle den Zugang

zum Netzwerk und Internet. Verlag: Elektor, Autor: Erik Bartmann, Format: 17 × 23,5 cm (kartoniert), Seitenzahl: 440 (in Farbe), ISBN: 978-3-89576-321-2, Preise: 39,80 Euro (D), 41,00 Euro (A), 43,95 Euro (CHF). (ah)

infoDIREKT 713ei0217Der Katalog ist bestellbar unter www.helukabel.de. Weitere Infor-mationen sind unter [email protected] erhältlich.

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Das ESP8266-Praxisbuch beschäf-tigt sich ausführlich mit dem ESP8266 und dem Node-MCU.

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Kataloge


Medien-SPIEGEL

KernelektronikNeuer B2B-Katalog Conrad stellt seinen B2B-Katalog für 2016/2017 mit dem Sortiments-schwerpunkt Kernelektronik in den Bereichen Forschung und Ent-wicklung, Fertigung, Instandhal-tung und Bildung vor. Auf über 2100 Seiten gibt der aktuelle Kata-log einen Überblick auf rund 750.000 Artikel. Schnellverweise auf die Produkte erleichtern dem Kunden den Kauf auf der Website.


Entweder als Hardcopy per Post oder zum direkten Download auf der Website.

Power-KatalogIm neuen DesignAnlässlich des 25-jährigen Beste-hens von MTM-Power ist ab sofort der überarbeitete Katalog zwei-sprachig (deutsch/englisch) auf 28 Seiten verfügbar und die Website im neuen Corporate-Design on-line. Der Katalog zeigt Produkte wie zum Beispiel AC/DC-Module, DC/DC-Wandler sowie auch DIN-Schienen-Netzgeräte und dessen Anwendungsgebiete.


Die Kataloge stehen auf der Websi-te im Download-Bereich als PDF-Datei bereit.

Kabel und SteckverbinderFür die MedientechnikAuf 548 Seiten dreht sich bei Som-mer-Cable alles um Kabel-Meter-ware, Hybridleitungen, Anschluss-sortiment sowie auch Steckverbin-der und konfektionierte Kabel. Der Gesamtkatalog ist für Musiker, Ver-anstaltungs-, Studio- und Medien-techniker, Gebäudetechniker oder Planer konzipiert und enthält Pro-duktinformationen sowie auch in-formative Rubriken.


Der Hauptkatalog ist bestellbar un-ter www.sommercable.com oder per E-Mail: [email protected]

KabelverschraubungenNach Hygienic-DesignDer neue Pflitsch -Katalog ist mit über 550 Seiten rund um das The-ma Kabeleinführungssysteme für die Industrie ab sofort verfügbar. Das Unternehmen zeigt darin Neu-vorstellungen wie die Uni-Dicht-2M, die kleinste Kabelverschrau-bung im Sortiment sowie auch Produkte nach Hygienic-Design für die Lebensmittel-, Pharma- und Reinraumtechnik.


Der Katalog ist als gebundene Aus-gabe sowie auch im PDF-Format als Download erhältlich.

RATGEBER UND NACHSCHLAGEWERK

Zwei Leitfäden für die Elektrotechnik

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Gleich zwei Bücher der Schriftenreihe 135 und 168 erscheinen beim VDE-Verlag als überarbeitete und erweiterte Neuauflage.

Das Buch mit dem Titel „Anlagenbetrei-ber Elektrotechnik und verantwortliche Elektrofachkraft“ erläutert die Grundzüge und praktische Aspekte beim Aufbau einer rechtssicheren Organisationsstruktur im Bereich der Elektrotechnik nach DIN VDE 0105-100 und DIN VDE 1000-10.

Auf 435 Seiten werden juristische und fachpraktische Grundlagen der Organi-sation eines elektrotechnischen Betriebes darin thematisiert. Die Ausgabe dient als Ratgeber zur rechtssicheren Organisati-onsstruktur im Bereich der Elektrotechnik und enthält konkrete praxiserprobte Arbeitshilfen für die betriebliche Umset-zung.

Das zweite Buch mit dem Titel „ Der rote Faden durch die Gruppe 700 der DIN VDE 0100“ ist ein Nachschlagewerk und umfasst 322 Seiten. Das Buch ist geeignet für die Aus- und Weiterbildung von Elek-trofachkräfte sowie für Unterrichtszwecke. Zielgruppen sind Projektierungsingeni-eure, Planer, Meister, Elektrofachkräfte, Auszubildende und Studenten. Errichter, Installateure und Elektrofachkräfte kön-nen dieses Buch nutzen, wenn es um die Errichtung von Niederspannungsanlagen, Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen geht.

„Anlagenbetreiber Elektrotechnik und verantwortliche Elektrofachkraft“, Ens-mann, Ralf ; Euler, Stefan; Eber, Claus, Berlin, 2016, Broschur, ISBN 978-3-8007-4162-5 für 32,- €. „Der rote Faden durch

die Gruppe 700 der DIN VDE 0100“, Cichowski, Rolf Rüdiger, 322 Seiten, Bro-schur, ISBN 978-3-8007-4287-5 für 29,- €. Beide Bücher erscheinen beim VDE-Verlag , Berlin und können unter der E-mail-Adresse [email protected] ange-fordert werden. (hag)

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Beide Bücher sind Neuerscheinungen für Planer, Meister, Elektrofachkräfte sowie auch Studenten als Ratgeber und Nachschlagewerk.


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Gewinnspiele


Das Curiosity-PIC32MX470-Entwicklungs-board (DM320103) von Microchip eignet sich für die Entwicklung von 32-Bit-Anwendungen und bietet umfassende Peripherie sowie Be-nutzerschnittstellen- und Erweiterungsoptio-nen, wie zum Beispiel zwei Mikrobus-Click-In-terface-Header, um über 180 Mikroelectroni-ka-Click-Boards zu unterstützen. Das Board ist mit zahlreichen Funktionen ausgestattet, lässt sich vernetzen und ist sofort einsatzfähig. Bei-

spielprojekte können ohne Schreiben von Code und ohne Installation des gesamten Eco-systems betrieben werden.Das PIC32MX470-Entwicklungsboard enthält eine 120-MHz-MCU und eignet sich für Audio-, Bluetooth- und andere verwandte Anwen-dungen. Über die USB-Anschlüsse lassen sich USB-Host- oder Device-Anwendungen entwi-ckeln. Das Board ist vollständig im Mplab-X-IDE- und das PIC32-Software-Framework ein-

gebunden. Mplab-Harmony bietet eine flexib-le und modulare Schnittstelle für die Anwen-dungsentwicklung sowie einen interoperab-len Software-Stack (TCP-IP, USB). Das Curiosi-ty-Entwicklungsboard ist auch mit einem inte-grierten Programmer/Debugger, verschiede-nen LEDs, einer RGB-LED und einem Schalter ausgestattet.

Um ein Microchip-Curiosity-PIC32MX470-Ent-wicklungsboard zu gewinnen, tragen Sie Ihre Daten einfach in das Online-Teilnahmeformu-lar ein:www.microchip-comps.com/eindustrie-pic32mx470.

Einsendeschluss ist der 31.03.2017.

Viel Glück wünscht die Redaktion! (hag)

Gewinn-SPIELZwei Curiosity-PIC32MX470-Entwicklungsboards von MicrochipWir verlosen unter allen Lesern zwei Curiosity-PIC32MX470-Entwicklungsboards (DM320103) von Microchip . Das Board eignet sich für die Entwicklung von 32-Bit-Anwendungen und bietet eine umfassende Peripherie sowie Benutzerschnittstellen- und Erweiterungsoptionen.


Einsendeschluss

31.03.2017

Das Curiosity-PIC32MX470-Entwicklungsboard (DM320103) von Microchip eignet sich für die Entwick-lung von 32-Bit-Anwendun-gen und bietet eine umfas-sende Peripherie sowie Be-nutzerschnittstellen- und Erweiterungsoptionen.Bil

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Impressum/Verzeichnisse


REDAKTION

Chefredakteure:Dipl.-Ing. Hans Jaschinski (jj) (v.i.S.d.P.) Tel: +49 (0) 8191 125-830, E-Mail: [email protected]. Alfred Vollmer (av) Tel: +49 (0) 8191 125-206, E-Mail: [email protected]

Stellvertretender Chefredakteur:Dr. phil. Dipl.-Ing. Ingo Kuss (ku) Tel: +49 (0) 8191 125-227, E-Mail: [email protected]

Redaktion:Dr.-Ing. Nicole Ahner (na) Tel: +49 (0) 8191 125-494, E-Mail: [email protected]. Andrea Hackbarth (ah) Tel: +49 (0) 8191 125-243, E-Mail: [email protected]. (FH) Claudia Haggenmiller (hag) Tel: +49 (0) 8191 125-403, E-Mail: [email protected]. Therese Meitinger (tm) Tel: +49 (0) 8191 125-145, E-Mail: [email protected] Probst, Volontär (prm) Tel: +49 (0) 8191 125-214, E-Mail: [email protected]

Freie Mitarbeiter: Harald Biebel (hb), Jessica Mouchegh (mou), Kurt Peteler (pet)

Office Manager und Sonderdruckservice:Waltraud Müller, Tel: +49 (0) 8191 125-408 E-Mail: [email protected]

ANzEIgEN

Anzeigenleitung:Frank Henning, Tel: +49 (0) 6221 489-363 E-Mail: [email protected]

Anzeigendisposition:Angelika Scheffler, Tel: +49 (0) 6221 489-392 E-Mail: [email protected]

Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 46 vom 01.10. 2016

VERTRIEb

Vertriebsleitung: Hermann Weixler

Abonnement:http://www.elektronik-industrie.de/abo/

Bezugspreis Jahresabonnement: Inland € 176,00 (zzgl. €15,00 Versand & MwSt. = € 204,37) Ausland € 176,00 (zzgl. €30,00 Versand & MwSt. = € 220,42) Einzelverkaufspreis € 19,50 ( inkl. MwSt. & zzgl. Versand) Der Studentenrabatt beträgt 35 % Kündigungsfrist:Jederzeit mit einer Frist von 4 Wochen zum Monatsende.

Abonnement- und Leserservice:Hüthig GmbH, Leserservice, 86894 Landsberg Tel: +49 (0) 8191 125-777, Fax: +49 (0) 8191 125-799 E-Mail: [email protected]

Erscheinungsweise: 12 x jährlich

VERlAg

Hüthig GmbH, Im Weiher 10, 69121 Heidelberg www.huethig.de, Amtsgericht Mannheim HRB 703044Geschäftsführung: Fabian MüllerVerlagsleitung: Rainer SimonProduktmanager Online: Philip FischerLeitung Herstellung: Horst AlthammerArt Director: Jürgen ClausLayout und Druckvorstufe: Karin Köhler

Druck: pva GmbH, Landau© Copyright Hüthig GmbH 2017, Heidelberg.

Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotz sorgfälti-ger Prüfung durch die Redaktion, vom Ver leger und Herausgeber nicht übernommen werden. Die Zeitschriften, alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen, sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung au-ßerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustim-mung des Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspei-cherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen.

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AuslANDsVERTRETuNgEN

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Österreich, Großbritannien, USA, Kanada:Marion Taylor-Hauser, Max-Böhm-Ring 3, 95488 Eckersdorf Tel: +49 (0) 921 316 63, Fax: +49 (0) 921 328 75 E-Mail: [email protected]

VR China, Taiwan, Singapur, Thailand, Philippinen, Indonesien und Vietnam:Judy Wang Tel: +86 138 103 251 71 E-Mail: [email protected]

Angeschlossen der Informationsgemeinschaft zur Feststellung der Verbreitung von Werbeträgern (IVW) (Printed in Germany)

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Ihre Angaben werden von uns für die Vertragsabwicklung und für interne Marktforschung gespeichert, verarbeitet und genutzt und um von uns und per Post von unseren Kooperationspartnern über Produkte und Dienstleistungen informiert zu werden. Wenn Sie dies nicht mehr wünschen, können Sie dem jederzeit mit Wirkung für die Zukunft unter [email protected] widersprechen.

Analog Devices 7Avnet Memec - Silica 9Beta Layout 31Conrad Electronic 5Digi-Key 2. US., TitelseiteEpcos 43

Fischer 3Hilscher 13Ineltek 19Iriso Electronics 11Micro Crystal 26Mouser Electronics 4. US

Petermann-Technik 25Rutronik 23Schurter 47Syko 47TQ-Systems 21Traco Electronic 29

untitled exhibitions 17WDI TitelseiteWürth Elektronik eiSos 51

Accutronics 12Aixtron 13Allegro Microsystems 45Alps Electric 6Atlantik 31Bacnet Interest Group 55BCC Research 8BiSS 8Bosch Sensortec 6, 53Carbonics 33Conrad 56Cree 53Efficient Energy 42Elektor Verlag 55Epcos 49Epson 54EPS Stromversorgung 52FBDi 10Fraunhofer IPMS 10Fujitsu 8Gaia 54Globes 54Häusermann 6

Helukabel 55Hocoma 40Hy-Line Communication 39IC-Haus 8, 54ICP 52IDT 39Infineon 53Intertec 22Intertek 6Invensense 6IQD 24Ixia 10Janz Tec 52Keysight Technologies 10Lapis Semiconductor 32Lattice Semiconductor 6Linear Technology 54Link Microtek 54Macnica 39Maxon Motor 40, 55Melexis 28Metz Connect 6MEV 45

Microchip 27, 33, 57MTM-Power 56Murata 26Mütron 55Nantero 8NXP 12Osram Opto 6Panasonic 39, 49Petermann-Technik 26Pflitsch 56PLS 53Qualcomm 12Quell 50Red Frequency 22, 27Rohde & Schwarz 39Rohm 32RS Components 13Rutronik 49Schaffner 49, 53Schukat 27Segger 52Semi Dice 53SE Spezial-Electronic 24, 53

Sieb & Meyer 42Simcom 6, 8Sitime 18, 24Solar Edge 6Sommer-Cable 56ST Microelectronics 6Syko 6TDK 6, 49, 51Teledyne LeCroy 54Texas Instruments 34Toshiba 12TQ-Systems 11U-Blox 6, 8VDE-Verlag 56Vishay 51, 52WDI 14Wolfspeed 53WSTS 11Würth Elektronik Eisos 46XP Power 6Yokogawa 53ZVEI 6

Unternehmen

Inserenten

IHRE KONTAKTE: Abonnement- und Leserservice: Tel: +49 (0) 8191 125-777, Fax: -799 E-Mail: [email protected] Redaktion: Tel: +49 (0) 8191 125-830, Fax: -141 Anzeigen: Tel: +49 (0) 6221 489-363, Fax: -482

Impressum

www.elektronik-industrie.de www.all-electronics.de 48. Jahrgang 2017 ISSN 0174-5522

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Was Entwickler wissen müssen · ro entwickelte NRAM ist der erste nichtflüchtige Speicher, der...

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