Intelligente
Messtechnik für
anspruchsvolle
Aufgaben.

High-Speed-Busse

Schnittstellen für
Automotive-Ethernet verifizieren.

Automotive-Ethernet ermöglicht mit seiner einfachen Twisted-Pair-Netzwerktechnik eine schnelle und kosteneffiziente Datenkommunikation in Fahrzeugen. Damit können beispielsweise Electronic Control Units (ECU), unterschiedlichste Sensoren und Rückfahrkameras ins Bordnetz integriert werden.

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dataTec High-End-Messtechnik - High-Speed-Busse

Mit dem Standard IEEE 10BASE-T1S lassen sich Geräte per Multi-Drop-Konfiguration besonders einfach in das Automotive-Ethernet einbinden. Im Gegensatz zur Sterntopologie von 100BASE-T1 werden keine zusätzlichen Switches benötigt, der Verkabelungsaufwand ist geringer. Fahrzeugbussysteme wie CAN oder LIN lassen sich durch 10BASE-T1S einfach ersetzen.

Gateways zur Verbindung verschiedener Bussysteme werden eingespart. 10BASE-T1S kommuniziert im Halbduplex-Modus über ein verdrilltes Leitungspaar und ermöglicht eine Datenübertragung mit 10 Mbit/s. Eine Datenkollision, verursacht durch das gleichzeitige Senden mehrerer Geräte, wird durch PLCA (Physical Layer Collision Avoidance) verhindert. Zur Schnittstellenverifizierung ist im Standard IEEE 802.3cg eine Konformitätsprüfung mit sechs Testfällen spezifiziert.

Mit dem 10BASE-T1S-Ethernet können vielfältige Sensoren in ein Automotive-Ethernet-Bordnetz eingebunden werden, beispielsweise Short-Range-Radarsensoren zur Blind-Spot-Detektion oder Ultraschallsensoren für den Einparkassistenten. Damit diese Funktionen zuverlässig funktionieren, ist die Datenübertragung über 10BASE-T1S-Ethernet zu jeder Zeit und in jeder klimatischen Umgebung sicherzustellen.

Die Funktionalität muss während der Entwicklung und in der Produktion getestet werden. Im Fahrzeug dürfen nur 10BASE-T1S-Ethernet-Schnittstellen eingesetzt werden, welche die Konformitätsprüfung gemäß IEEE 802.3cg erfolgreich bestanden haben. Folglich brauchen Automobilhersteller und deren Zulieferer Messmittel, mit denen sie diese Tests schnell und zuverlässig durchführen können.

Die Oszilloskope R&S®RTO2000 und R&S®RTP eignen sich dank ihrer exzellenten Signaltreue und der Möglichkeit zur Testautomatisierung ideal für 10BASE-T1S-Konformitätsprüfungen.

Mit der Option RTO-K89 bzw. RTP-K89 für 10BASE-T1S-Ethernet-Konformitätstests können die Messungen entweder single-ended oder mit einem differenziellen Tastkopf auch differenziell gemäß Standard IEEE 802.3cg durchgeführt werden. Zum Anschluss der 10BASE-T1S-Schnittstelle an den Testaufbau steht ein Prüfadapter zur Verfügung.

Eine vollständige Konformitätsprüfung erfordert zusätzlich zum Oszilloskop einen Vektor-Netzwerkanalysator für MDI-Return-Loss- und MDI-Mode-Conversion-Loss-Messungen.

© Rohde & Schwarz: PD 3608.4100.91 | Version 01.00 | April 2020


EMI / EMV

Elektromagnetische Störungen
frühzeitig erkennen.

Will man sich entwicklungsbegleitend auf eine erfolgreiche EMV-Zertifizierung vorbereiten, kann man sich natürlich ein komplettes EMI-Testsystem inklusive einer Absorberkammer anschaffen. Das ist aber mit  hohen Kosten verbunden und erübrigt nicht den Gang ins Prüflabor. Ein kostengünstiger eigener Pre-Compliance Messplatz hat den Vorteil, dass man die damit realisierten Messungen während des Entwicklungsprozesses mehrfach wiederholen kann und sich so jedes einzelne Modul schnell und unkompliziert vermessen lässt.

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dataTec High-End-Messtechnik - EMI / EMV

Um einer eventuell drohenden Endlosschleife „Finaler EMI-Test nicht bestanden, also Nachentwicklung“ zu entkommen, empfehlen sich EMI-Pre-Compliance-Tests mit einem Spektrumanalysator. Sicher, es fehlt z. B. die abgeschirmte Kabine, wie im Prüflabor – mit Vergleichsmessungen und entsprechenden Sicherheitsabständen bekommt man jedoch auch hier verwertbare Aussagen.

Bei Pre-Compliance-Tests können sowohl leitungsgebundene als auch abgestrahlte Emission gemessen und schon während des Entwicklungsprozesses unterhalb der zulässigen Grenzwerte und Normen gebracht werden.

Eine Messung geleiteter Emissionen gibt Aufschluss, welche Störungen z. B. durch eine Stromversorgung ins Netz abgegeben werden und welche Auswirkungen Störungen und Spannungsspitzen der  Netzversorgung auf das neu entwickelte Gerät haben.

Mit einem LISN (Line Impedance Stabilization Network, Netzimpedanz-Stabilisierungsnetzwerk) entkoppelt man die Störungen, die vom DUT (Device Under Test, Prüfobjekt) ausgehen, von der Netzleitung und führt sie dem Spektrumanalysator zu. Der in die Signalleitung eingefügte Begrenzer (Limiter) schützt den Spektrumanalysator-Eingang vor Beschädigung, wenn große Transienten-Amplituden auftreten.

Der typische abzudeckende Frequenzbereich reicht von 9 kHz bis 30 MHz für kommerzielle Anwendungen. Um Messungen gestrahlter Emissionen vornehmen zu können, benötigt man einen Spektrumanalysator und eine bikonische Antenne, die auf einem Dreibein montiert ist. Die Antenne muss je nach Norm einen Frequenzbereich von 30 MHz bis 1 GHz aufweisen, allerdings kann der Frequenzbereich auch bis 6 GHz reichen. Alternativ gibt eine Nahfeldmessung mit entsprechenden Sonden einen guten Anhaltspunkt.

Die beschriebenen kostengünstigen Pre-Compliance Messplätze erhalten Sie bei dataTec.

Die nötigen Instrumente dafür sind ein Spektrumanalysator mit EMI-Applikations-Software, ein LISN und ein Begrenzer für leitungsgebundene Messungen sowie eine Antenne oder Nahfeldsondensatz für die abgestrahlte Emission.

Klaus Höing, Dipl.-Ing. | Technische Redaktion & PR bei dataTec

 


Source Measure Unit

Potenzielle Design- oder
Produktionsfehler identifizieren.

Eine Source Measure Unit versorgt Ihr DUT (Device Under Test) mit einem definierten Strom bzw. einer Spannung und erfasst gleichzeitig das Verhalten des Prüflings. Je nach Messbereich und Auflösung des integrierten Digitalmultimeters können Sie mit einer SMU Ihr Design im Entwicklungsstadium bewerten oder die Qualität im Produktionsumfeld beurteilen.

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dataTec High-End-Messtechnik - Source Measure Unit

Moderne Messtechnik ist unverzichtbar bei der Entwicklung hochkomplexer Produkte, um potenzielle Design- oder Produktionsfehler zu identifizieren und die straffen Zeitpläne bis zur Markteinführung einzuhalten.

Neben dem Oszilloskop gehört die Source Measure Unit zu den besonders leistungsfähigen Messgeräten. Sie verknüpft die Präzision einer Strom- oder Spannungsquelle mit der Genauigkeit eines Digitalmultimeters. Eine SMU kann sowohl Spannungsquelle mit programmierbarer Strombegrenzung sein als auch Stromquelle mit entsprechendem Spannungslimit.

Die hohe Geschwindigkeit der Begrenzungsfunktion von nur wenigen Millisekunden schützt Ihr DUT z. B. vor Überstromschäden. Die integrierte Messfunktion einer SMU ermöglicht es, Strom und Spannung mit der Präzision eines  hochauflösenden 6½-stelligen Digitalmultimeters zu messen – bei gleichbleibend hoher Eingangsimpedanz.

Im Vergleich zu einer konventionellen DC-Stromversorgung verfügt die Source Measure Unit über einen enormen Dynamikbereich vom Femtoampere- bis in den Amperebereich und ist in der Anwendung daher besonders flexibel. Die meisten SMU decken alle vier Quadranten ab und sind somit auch als elektronische Last einsetzbar.

Mit einem SMU-Instrument lassen sich darüber hinaus Strom- und Spannungsimpulse sowie beliebige Sequenzen programmieren, vergleichbar mit der Funktion eines Arbiträr-Funktionsgenerators. Die Anwendungen für SMUs umfassen unter anderem Leckstrom-Messungen, I-V-Kennlinienaufnahmen (z. B. von Dioden), die Prüfung von Isolationswiderstand und Spannungsfestigkeit, DC-Parametertests oder Effizienzmessungen von photovoltaischen Bauelementen.

Typische Einsatzbereiche von SMU´s sind:

  • Halbleiter, aktive und passive Bauelemente
  • Integrierte Schaltungen wie IC, RFIC, MMIC, MOSFET
  • Laserdioden und -module, LEDs, Photodetektoren und -sensoren
  • Modul-Sicherungen wie TVS (Transient Voltage Suppressor) und MOV (Metal Oxide Varistor)
  • Schalter, Relais, Stecker
  • LIV-Antriebe (Lithium-Ionen-Fahrzeuge)
  • DC-Leistungsquellen (Netzteile, Netzgeräte)

© Keithley Instruments: No. 1KW-60034-0 | April 2015


Netzwerk- & Impedanzanalyse

Stabilitätstests, Bauteilecharakterisierung &
präzise Messungen.

Die präzise Charakterisierung elektronischer Komponenten und Schaltungen hängt auch von der Genauigkeit des Netzwerkanalysators ab. Um die Leistungsfähigkeit Ihres Designs unter realen Bedingungen zu bewerten, sollten die Testparameter mit den vorgesehenen Anwendungsspezifikationen vergleichbar sein. Für Impedanzmessungen über einen größeren Frequenzbereich kann ein Impedanzanalysator noch präzisere Ergebnisse liefern.

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dataTec High-End-Messtechnik - Netzwerk- & Impedanzanalyse

Netzwerkanalysatoren gehören im Elektroniklabor zur Standardausstattung. Sie kommen für Stabilitätstests, zur Bauteilecharakterisierung oder zur Messung des Frequenzgangs zum Einsatz. Typische Anwendungen für den Netzwerkanalysator umfassen beispielsweise die Bestimmung der S-Parameter, die Einfügedämpfung von Filtern oder die Übertragungseigenschaften von Verstärkern.

Ein Netzwerkanalysator bietet im Allgemeinen einen großen Frequenzbereich bei kleinem Impedanzbereich. Präzise Impedanzmessungen lassen sich nur in einem begrenzten Messbereich durchführen. Das Messprinzip basiert auf dem Reflexionskoeffizient des Prüflings, was die Empfindlichkeit des Netzwerkanalysators für Impedanzmessungen limitiert.

Ein Impedanzanalysator weist hingegen einen deutlich größeren Impedanzbereich auf. Seine Messungen basieren auf selbstabgleichenden Messbrücken oder auf der Hochfrequenz-I-V-Methode. Durch den linearen Zusammenhang zwischen Impedanz und Strom-Spannungsverhältnis ist die Empfindlichkeit des Impedanzanalysators über einen weiten Mess- bereich theoretisch konstant. Dies ermöglicht stabile und präzise Messungen über einen großen Impedanz- und Frequenzbereich.

Für bestimmte Anwendungen ist der Impedanzanalysator dem Netzwerkanalysator daher vorzuziehen: z. B. bei elektromagnetischen Bauteilen wie Transformatoren, für ultraschall- und piezoelektrische Komponenten und Systeme, für Schaltungen mit sehr hoher Güte wie Quarzfilter und Oszillatoren oder zur Bestimmung von Ein- und Ausgangsimpedanz elektronischer Schaltkreise.

Der PC-gesteuerte Bode 100 ist ein vektorieller Netzwerkanalysator, Impedanzanalysator und Frequenzgang-Analysator in einem Gerät. Er bietet eine optimale Lösung für die Messung von Übertragungsfunktionen und zur Frequenzanalyse komplexer Impedanzen im Frequenzbereich von 1 Hz bis 50 MHz.

Das attraktive Preis-Leistungs-Verhältnis macht den Bode 100 besonders interessant für industrielle Anwendungen in Produktion, Forschung und Entwicklung.

Die beim Bode 100 mitgelieferte PC-Software „Bode Analyzer Suite” unterstützt zudem die Ausbildung und Forschung im akademischen Bereich.

© 2020 by OMICRON Lab: V1.0 | By Tobias Schuster; Florian Hämmerle

 


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