Schmidt Signalintegrität

1. Auflage 2013
ISBN: 978-3-8343-6173-8
Verlag: Vogel Communications Group GmbH & Co. KG
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 230 Seiten

In digitalen Systemen und Geräten werden große Datenmengen erfasst, verarbeitet und übertragen. Alle Maßnahmen, die die Qualität und Unversehrtheit digitaler Datenströme garantieren, werden unter dem Begriff Signalintegrität zusammengefasst. Das Buch liefert eine Einführung in dieses Gebiet, indem es physikalisch-technischen Grundlagen behandelt, praxisrelevante Simulationsrechnungen beschreibt und Messungen zur Überprüfung von Modellen und Simulationen erläutert:

- Physikalisch-technische Eigenschaften geätzter Strukturen auf Leiterplatten
- Theorie der Übertragungsleitungen im Frequenzbereich
- Übertragung digitaler Signale über Leitungen (Übertragungsleitungen im Zeitbereich)
- Numerische Behandlung von Übertragungsleitungen (Simulation)
- Messtechnik (Netzwerkanalyse, Zeitbereichsreflektometrie)
- Signalintegrität und Elektromagnetische Verträglichkeit

Zielgruppe

Studierende der Elektrotechnik und Informationstechnik

Autoren/Hrsg.

Schmidt, Manfred

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Elektronik | Nachrichtentechnik Nachrichten- und Kommunikationstechnik Signalverarbeitung
• Technische Wissenschaften Elektronik | Nachrichtentechnik Elektronik
• Technische Wissenschaften Energietechnik | Elektrotechnik Elektrotechnik

Inhaltsverzeichnis

1;Titel;3
2;Impressum, Copyright;4
3;Vorwort;5
4;Inhaltsverzeichnis;7
5;1 Signalintegrität;11
5.1;1.1 Historischer Abriss;11
5.2;1.2 Signalintegrität auf Chip-Ebene;12
5.3;1.3 Signalintegrität auf Leiterplatten-Ebene;13
5.4;1.4 Modell – Simulation – Verifikation durch Messung;15
6;2 OHMsche, kapazitive und induktive Eigenschaften geätzter Leiterzüge auf Leiterplatten;17
6.1;2.1 OHMsche Eigenschaften;17
6.2;2.2 Kapazität geätzter Leiterzüge;27
6.3;2.3 Induktivität geätzter Leiterzüge;34
7;3 Übertragungsleitungen;41
7.1;3.1 Herleitung der Telegraphengleichung;43
7.2;3.2 Lösung der Telegraphengleichung;45
7.3;3.3 Bestimmung der Integrationskonstanten;47
7.4;3.4 Spannungs- und Stromverlauf entlang der Leitung;49
7.5;3.5 Diskussion spezieller Fälle;51
7.6;3.6 Reflexionsfaktor und Stehwellenverhältnis;54
7.7;3.7 Darstellung von Übertragungsleitungen in PSPICE;55
7.8;3.8 TEM-und Quasi-TEM-Wellenleiter;58
8;4 Grundlagen der digitalen Datenübertragung über Leitungen;63
8.1;4.1 Lösung der Wellengleichung für nicht-harmonische Vorgänge;63
8.2;4.2 Reflexion und Brechung von Pulsen an Stoßstellen und Widerständen;66
8.3;4.3 Reflexion von Spannungssprüngen an RLC-Schaltungen;72
8.4;4.4 Mehrfachreflexionen;79
8.5;4.5 Modellierung von Übertragungsleitungen;82
8.6;4.6 Hilfsmittel zur Veranschaulichung von Mehrfachreflexionen auf Leitungen;86
9;5 Gekoppelte Leitungen;97
9.1;5.1 Übersprechen (Crosscoupling) zwischen Leitungen;97
9.2;5.2 Moden auf symmetrischen Doppelleitungen;109
9.3;5.3 Charakteristische Impedanzmatrizen;112
10;6 Numerische Berechnung von Leitungsparametern;115
10.1;6.1 Werkzeuge zur Analyse und Synthese von Leitungseigenschaften;116
10.2;6.2 Numerische Berechnung von Leitungsparametern durch elektromagnetische Feldsimulation;118
11;7 Strukturelemente für das Layout von Leiterplatten;133
11.1;7.1 Durchkontaktierungen (Vias);133
11.2;7.2 Biegungen und Knickstellen in Leiterzügen;136
11.3;7.3 Stufen in der Leiterbahnbreite;139
11.4;7.4 Übergänge zwischen planaren Leiterzügen und koaxialen Steckverbindern;139
12;8 Messtechnik und Signalintegrität: Verifikation von Modellen und Simulationsergebnissen durch Messungen;143
12.1;8.1 Streuparameter;144
12.2;8.2 Messungen im Frequenzbereich: Vektorielle Netzwerkanalyse;149
12.3;8.3 Reflexions- und Transmissionsmessungen im Zeitbereich;173
12.4;8.4 Software-Werkzeuge für TDR-und TDT-Messplätze;178
13;9 Serielle Hochgeschwindigkeits- Datenübertragung und Signalintegrität;183
13.1;9.1 Einfluss der Leitungsverluste;186
13.2;9.2 Augendiagramme;188
13.3;9.3 Jitter und Bitfehlerrate;192
14;10 Signalintegrität und Elektromagnetische Verträglichkeit;195
14.1;10.1 Eigenschaften digitaler Signale im Frequenzbereich;195
14.2;10.2 Zur Störemission von Strukturen auf Leiterplatten;197
14.3;10.3 EMV-gerechte Messung der Störemission;199
15;11 Verallgemeinerte Regeln zum SI-gerechten Entwurf;205
16;Anhang;209
16.1;Verfahren zur Ermittlung von Messunsicherheiten;209
16.1.1;A.1 Allgemeines;209
16.1.2;A.2 Ansätze für die Eingangsdaten;210
16.1.3;A.3 Berechnung der Ausgangsdaten bei unkorrelierten, voneinander unabhängigen Eingangsgrößen;212
16.1.4;A.4 Berechnung der Ausgangsdaten bei korrelierten, voneinander abhängigen Eingangsgrößen;213
17;Literaturverzeichnis;217
18;Stichwortverzeichnis;223

Über Autor(innen)

MANFRED SCHMIDT, Jahrgang 1943, Studium der Physik und Mathematik sowie Promotion zum Dr. rer. nat. an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, 1989 Promotion zum Dr. sc. nat. an der Akademie der Wissenschaften und Erlangung der Facultas Docendi (Hochschullehrbefähigung) an der Universität Jena, 1992 bis zur Versetzung in den Ruhestand 2009 Professor am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der Fachhochschule Jena.