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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein
Verfahren zur Verringerung elektromagnetischer Beeinflussung.
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Viele
Schaltungen werden heutzutage mit Hochfrequenzsignalen betrieben,
insbesondere im Bereich der Digitaltechnik. Die Schaltungen können dabei
als integrierte Schaltkreise, als modular aufgebaute Schaltkreise
oder als diskret realisierte Schaltungen, z.B. auf Leiterplatinen
ausgeführt
sein. Neben der gewünschten
Funktion einer Schaltung treten durch die Hochfrequenzsignale oft
auch unerwünschte
Effekte in Erscheinung. Darunter fällt die Auskopplung von hochfrequenten
Signalen, die in der Schaltung entstehen und ungewollt an die Umgebung
abgestrahlt werden. Dieser Effekt wird als elektromagnetische Beeinflussung,
EMB, englisch: electromagnetic interference, EMI, bezeichnet. Insbesondere
spricht man von elektromagnetischer Beeinflussung, wenn durch die
Abstrahlung elektromagnetischer Felder die Funktion des eigenen
oder die anderer Schaltkreise negativ beeinflusst wird. Dies kann bis
zur Zerstörung
eines Schaltkreises gehen. Das Maß, wie sehr ein Schaltkreis
elektromagnetisch beeinflussbar ist, ist durch die elektromagnetische
Verträglichkeit,
EMV, gegeben. Die Höhe
der EMB soll dabei frequenzabhängig
unter bestimmten Grenzwerten einer Schaltung bezüglich EMV liegen. Frequenzabhängig bedeutet
dabei, dass das Einhalten der Grenzwerte durch die Betrachtung des
Frequenzspektrums des abgestrahlten Signals überprüft wird. Deshalb soll die EMB
einer Schaltung so reduziert werden, dass sie bei jeder Frequenz
unterhalb des jeweiligen Grenzwerts ist. Von Verringerung der EMB
kann deshalb auch gesprochen werden, wenn die Höhe eines abgestrahlten Signals
in einem Teil des Frequenzspektrums reduziert wird.
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Mögliche Verfahren
hierzu sind die Abschirmung, bei der die Abstrahlung der elektromagnetischen
Felder abgeschwächt
wird, oder der gezielte Aufbau einer Schaltung derart, dass die
Bauelemente derart angeordnet werden, dass möglichst schwache elektromagnetische
Felder abgestrahlt werden. Dies kann jedoch beim Entwurf einer Schaltung
nicht immer berücksichtigt
werden.
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Anfällig für das Problem
von EMB sind insbesondere digitale Hochgeschwindigkeitsschaltungen. Zur
Verringerung der EMB bei diesen Schaltungen ist in S.H. Hall, G.W.
Hall, and J.A. McCall: "High-Speed Digital
System Design, A Handbook of Interconnect Theory and Design Practices", John Wiley & Sons Inc., 2000 – Seiten
273 bis 275 ein Verfahren beschrieben, das sich "Spread Spectrum Clocking" nennt. Bei dieser
Methode wird die Frequenz des Systemtakts einer Schaltung langsam
moduliert, wodurch sich auch die Frequenzen der abgestrahlten elektromagnetischen
Felder verändern.
Durch langsame Variation der Frequenz des Systemtakts werden Spitzen
im Frequenzspektrum des abgestrahlten elektromagnetischen Felds,
das beim Betrieb der Schaltung entsteht, ebenfalls frequenzmäßig langsam
variiert. Im zeitlichen Mittel verteilen sich dadurch die Spitzen
im Frequenzspektrum auf einen größeren Frequenzbereich,
und die Amplitude der Spitzen nimmt insgesamt ab. Hierbei kann man
von einem Verschmieren der spektralen Energie sprechen. Die Art
und Weise der Verteilung auf einen breiteren Frequenzbereich hängt ab von
der Art, wie die Änderung
der Frequenz des Systemtakts abläuft.
Im letzten Satz auf Seite 275 des angesprochenen Dokuments findet
sich jedoch der Hinweis, dass sich durch die Beeinflussung des Systemtakts
auch ein Versatz der Zeitsteuerung ergeben kann, der sich ungünstig auf
andere Teile eines digitalen Systems auswirken kann. Insbesondere
die Funktion von Phasenregelkreisen, PLLs, kann dadurch beeinträchtigt werden.
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Die
Druckschrift
EP 1248394
A2 zeigt einen Oszillator mit einer Funktion zur Verringerung
der elektromagnetischen Beeinflussung, bei dem eine Spread-Spectrum-Modulation
ausgeführt
wird. Dabei wird ein Steuersignal für einen Oszillator mit Modulationsdaten
moduliert, die in einem Speicher abgelegt sind.
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Die
Druckschrift
US 5,872,807 zeigt
einen Taktgenerator zur Erzeugung eines Taktsignals, bei dem die
Takterzeugung zur Verringerung der elektromagnetischen Beeinflussung
wiederum durch eine Spread-Spectrum-Modulation beeinflusst wird.
Diese erfolgt über
variierende Teilerverhältnisse
von Frequenzteilern in einem Phasenregelkreis des Taktgenerators.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren
zur Verringerung elektromagnetischer Beeinflussung bei gleichzeitiger Beibehaltung
eines frequenzstabilen Systemtakts bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird mit den Gegenständen der
nebengeordneten Patentansprüche
1 und 10 gelöst.
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Bezüglich der
Schaltungsanordnung wird die Aufgabe gelöst durch eine Anordnung, die
einen Versorgungspotenzialanschluss, einen Bezugspotenzialanschluss,
ein steuerbares Impedanzelement mit Steueranschluss, eine Schaltungseinheit
und einen Signalgenerator umfasst. von der Schaltungseinheit geht
im Betrieb elektromagnetische Beeinflussung aus. Die Impedanz des
Impedanzelements kann durch Zuführung
eines Steuersignals am Steueranschluss variiert werden. Der Signalgenerator
ist mit dem Steueranschluss des Impedanzelements gekoppelt. Weiterhin
sind die Impedanz und die Schaltungseinheit zwischen den Versorgungspotenzialanschluss
und den Bezugspotenzialanschluss geschaltet. Der Signalgenerator
ist ausgebildet zur Erzeugung des zeitlich veränderlichen Steuersignals derart,
dass die elektromagnetische Beeinflussung, die im Betrieb von der
Schaltungseinheit ausgeht, verändert
ist.
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Dadurch,
dass das Impedanzelement über den
Versorgungspotenzialanschluss und den Bezugspotenzialanschluss mit
der Schal tungseinheit verbunden ist, ändert sich im Betrieb das elektrische Verhalten
der Schaltungseinheit. Wird nun über
das Steuersignal des Signalgenerators die Impedanz des Impedanzelements
zeitlich verändert,
folgt daraus, dass auch das elektrische Verhalten der Schaltungseinheit
zeitlich variiert. Dies kann sich insbesondere auf elektromagnetische
Felder auswirken, die als elektromagnetische Beeinflussung abgestrahlt
werden. Es kommt somit zu einer Veränderung der elektromagnetischen
Beeinflussung durch eine Verteilung der abgestrahlten Energie auf
einen größeren Frequenzbereich.
Bei geeigneter Signalform des Steuersignals und damit einer geeigneten
zeitlichen Änderung
der Impedanz des Impedanzelements, wird die elektromagnetische Beeinflussung
der Schaltungseinheit verringert. Da die Verringerung der elektromagnetischen
Beeinflussung nur über
die Impedanz erreicht wird, ist die Frequenzstabilität des Systemtakts
nicht beeinträchtigt.
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In
einer Weiterentwicklung der Erfindung umfasst die Impedanz ein Bauteil
mit nichtlinearem elektrischem Verhalten. Das nichtlineare elektrische
Verhalten umfasst unter anderem, dass sich die Impedanz des Impedanzelements
nicht direkt proportional zur Änderung
des Steuersignals verändert.
Ein anderer Aspekt der Nichtlinearität betrifft das Frequenzverhalten.
Legt man beispielsweise an ein Bauteil mit nichtlinearem Verhalten
ein Signal mit einer konstanten Frequenz, kann dabei auch ein Signal
mit Oberwellen dieser Frequenz entstehen, das heißt, Frequenzanteile
im Signal mit doppelter, dreifacher usw. Frequenz. Dies kann dazu
führen,
dass die Höhe
eines elektromagnetischen Feldes in der Schaltungseinheit verringert
wird, indem Energie in elektromagnetische Felder mit höherer Frequenz
verschoben wird. Damit lässt
sich beispielsweise ein Grenzwert für die elektromagnetische Beeinflussung
bei niedrigeren Frequenzen besser einhalten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst das Impedanzelement ein Bauteil mit steuerbarem kapazitivem
Verhalten. Durch das kapazitive Verhalten zeichnet sich das Bauteil
besonders dadurch aus, dass sein Wechselstromwiderstand frequenzabhängig ist.
Dadurch lässt
sich das zeit- und frequenzabhängige
elektrische Verhalten der Schaltungseinheit gut beeinflussen.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltungsform umfasst das Impedanzelement einen
Varaktor. Ein Varaktor ist ein Halbleiterbauteil mit steuerbaren
kapazitiven Eigenschaften. Ausführungsformen
für einen Varaktor
sind beispielsweise die Varaktor-Diode
oder ein MOS-Varaktor. Die Varaktor-Diode ist eine Diode mit ausgeprägtem kapazitivem
Verhalten. Sie wird regelmäßig in Sperrrichtung
betrieben, wobei der Kapazitätswert
in nichtlinearer Weise von der anliegenden Sperrspannung abhängt. Ein
MOS-Varaktor ist ein Feldeffekttransistor, bei dem speziell das
kapazitive Verhalten zwischen Gate und Substrat ausgenutzt wird.
Der Kapazitätswert
kann über
die angelegte Gate-Spannung variiert werden und ist von dieser ebenfalls
nichtlinear abhängig.
Das Steuersignal muss diesen Bauteilen als Sperrspannung bzw. Gate-Spannung
zugeführt
werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
umfasst das Impedanzelement eine Schottky-Diode. Hierbei kann insbesondere
das nichtlineare Verhalten einer Schottky-Diode ausgenutzt werden.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist der Signalgenerator zur Erzeugung
des Steuersignals in periodischer Form eingerichtet. Dadurch wird
der Änderungsverlauf
der Impedanz des Impedanzelements ständig wiederholt. In einer Ausführungsform ist
der Signalgenerator zur Erzeugung des Steuersignals als Dreieckssignal
eingerichtet. Durch diese Signalform wird die Änderung der Impedanz in, bezogen
auf ihr Frequenzverhalten, günstiger
Weise genutzt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Signalgenerator zur Erzeugung des Steuersignals derart eingerichtet,
dass die Frequenz des Steuersignals kleiner ist als eine Betriebsfrequenz,
für die
die Schaltungseinheit ausgelegt ist. Damit die Frequenz des Steuersignals
nicht die Funktion der Schaltungseinheit beeinflussen kann, muss
beispielsweise verhindert werden, dass die Frequenz des Steuersignals in
die Schaltungseinheit eingekoppelt wird. Dies ist bei Frequenzen,
die kleiner sind als die Betriebsfrequenz der angeschlossenen Schaltungseinheit, leichter
zu bewerkstelligen.
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In
einer Weiterbildung ist die Schaltungseinheit zur digitalen Signalverarbeitung
ausgebildet. Die Schaltungseinheit umfasst weiterhin einen Eingang zur
Zuführung
eines Eingangssignals und einen Ausgang zum Abgreifen eines vom
Eingangssignal durch digitale Verarbeitung abgeleiteten Ausgangssignals. Insbesondere
bei Schaltungen mit digitaler Signalverarbeitung, wie zum Beispiel
in Mikroprozessoren, treten wegen der Signalform der verarbeiteten
Signale oft Probleme mit der Abstrahlung hochfrequenter elektromagnetischer
Felder auf. Gerade Rechtecksignale enthalten im Frequenzspektrum
Anteile mit Frequenzen, die deutlich höher sind als die eigentliche
Taktfrequenz. Sie sind oft Ursache für die Abstrahlung von elektromagnetischen
Feldern, d.h., die elektromagnetische Beeinflussung. Durch die zeitliche
Veränderung
der Impedanz des Impedanzelements kann auch hier die elektromagnetische
Beeinflussung deutlich verringert werden.
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Bezüglich des
Verfahrens wird die Aufgabe gelöst
durch ein Verfahren zur Verringerung von elektromagnetischer Beeinflussung,
die von einer Schaltungseinheit ausgeht, die mit Versorgungsanschlüssen verbunden
ist, das die Schritte umfasst:
- – Koppeln
der Versorgungsanschlüsse
miteinander über
ein Impedanzelement, das einen steuerbaren Wert hat;
- – Ansteuern
des Impedanzelements mit einem zeitlich veränderlichen Steuersignal zur
zeitlichen Änderung
der Impedanz des Impedanzelements derart, dass der zeitliche Verlauf
der elektromagnetischen Beeinflussung, die von der Schaltungseinheit
ausgeht, durch eine Verteilung einer abgestrahlten Energie auf einen
größeren Frequenzbereich
verändert
ist.
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Durch
das Koppeln der Versorgungsanschlüsse der Schaltungseinheit über das
Impedanzelement wird das elektrische Verhalten der Schaltungseinheit
beeinflusst. Durch das Ansteuern des Impedanzelements mit einem
zeitlich veränderlichen Steuersignal ändert sich
durch die Änderung
der Impedanz des Impedanzelements auch das elektrische Verhalten
der Schaltungseinheit zeitlich. Dies führt erfindungsgemäß zu einer
Verringerung der elektromagnetischen Beeinflussung, die im Betrieb
von der Schaltungseinheit ausgeht.
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In
einer Weiterentwicklung des Verfahrens weist das Impedanzelement
nichtlineares elektrisches Verhalten auf. Ebenso kann das Impedanzelement
kapazitives Verhalten aufweisen.
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In
einer alternativen Ausgestaltungsform umfasst das Impedanzelement
einen Varaktor. Auch hier steht Varaktor für ein Halbleiterbauelement
mit steuerbarem kapazitivem Verhalten. In einer alternativen Ausführungsform
des Verfahrens umfasst das Impedanzelement eine Schottky-Diode.
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Vorteilhaft
wird in dem Verfahren das Impedanzelement durch ein Steuersignal
in periodischer Form angesteuert. Ebenso kann die Impedanz durch ein
Dreieckssignal als Steuersignal angesteuert werden. In einer Weiterentwicklung
des Verfahrens soll die Frequenz des Steuersignals kleiner sein
als eine Betriebsfrequenz der Schaltungseinheit.
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Die
verschiedenen Ausgestaltungen lassen sich kombinieren, ohne dass
dies dem Wesen der Erfindung widerspricht.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen im Detail erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
des Impedanzelements mit Signalgenerator,
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
des Impedanzelements mit Signalgenerator,
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4 ein
Signal-Zeit-Diagramm für
ein Steuersignal eines Signalgenerators,
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5A ein
erstes beispielhaftes Frequenzspektrum der elektromagnetischen Beeinflussung ohne
Anwendung der Erfindung,
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5B ein
erstes beispielhaftes Frequenzspektrum der elektromagnetischen Beeinflussung unter
Anwendung der Erfindung,
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6A ein
Simulationsmodell eines Mikrocontrollers ohne Anwendung der Erfindung,
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6B ein
Simulationsmodell eines Mikrocontrollers unter Anwendung der Erfindung,
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7 ein
zweites beispielhaftes Frequenzspektrum der elektromagnetischen
Beeinflussung mit und ohne Anwendung der Erfindung.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
der Schaltungsanordnung mit einer Schaltungseinheit 4 und
einem Impedanzblock 3. Der Impedanzblock 3 umfasst
ein Impedanzelement 1 mit steuerbarem Wert sowie einem
Signalgenerator 2, der über
eine Steuerleitung 21 mit dem Steueranschluss 13 des
Impedanzelements gekoppelt ist. Der Versorgungspotenzialanschluss 31 des
Impedanzblocks 3 ist mit einem Versorgungspotenzial VCC und
der Bezugspotenzialanschluss 32 des Impedanzblocks 3 ist
mit einem Bezugspotenzial V0 verbunden. An das Versorgungspotenzial
VCC und das Bezugspotenzial V0 ist weiterhin die Schaltungseinheit 4 angeschlossen.
Die Schaltungseinheit 4 weist zudem einen Signaleingang 41 und
einen Signalausgang 42 auf. Über den Signaleingang 41 wird
der Schaltungseinheit 4 ein Signal zugeführt, das
nach einer Verarbeitung durch die Schaltungseinheit 4 am Signalausgang 42 abgegriffen
wird. Die Signale am Signaleingang 41 und am Signalausgang 42 können in
analoger oder digitaler Form vorliegen. Die Schaltungseinheit 4 ist
beispielsweise als Mikroprozessor ausgebildet.
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Durch
ein Steuersignal des Signalgenerators 2 auf der Steuerleitung 21 wird
die Impedanz des Impedanzelements 1 zeitlich variiert.
Wegen der Kopplung des Impedanzelements 1 mit der Schaltungseinheit 4 über den
Versorgungspotenzialanschluss 31 und den Bezugspotenzialanschluss 32 wird
bei einer Veränderung
des Werts der Impedanz des Impedanzelements 1 auch das
elektrische Verhalten der Schaltungseinheit 4 beeinflusst.
Treten aber andererseits durch den Betrieb der Schaltungseinheit 4 Signale
mit hochfrequenten Anteilen zwischen den Anschlüssen für das Versorgungspotenzial
VCC und dem Bezugspotenzial V0 auf, so durchläuft dieses hochfrequente Signal
auch das Impedanzelement 1. Bei entsprechender Ansteuerung
des Impedanzelements 1 wird das hochfrequente Signal so
beeinflusst, dass die Amplitude im Frequenzspektrum der zur Abstrahlung
induzierten Signale durch die zeitlich veränderte Impedanz auf einen breiteren
Frequenzbereich verteilt wird. Dabei kann man auch davon sprechen,
dass eine Frequenzspitze der elektromagnetischen Beeinflussung gespreizt
wird. Der Maximalwert der im Frequenzspektrum auftretenden Amplituden
sinkt. Dadurch kommt es insgesamt zu einer Verringerung der elektromagnetischen
Beeinflussung.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für das Impedanzelement
mit steuerbarem Wert und angeschlossenem Signalgenerator. Funktions-
beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente tragen dabei gleiche
Bezugszeichen. Das Impedanzelement 1 umfasst dabei die
Parallelschaltung eines Kondensators 15 mit einem in seinem
Kapazitätswert
variablen Kondensator 14 mit Steueranschluss, der über die
Steuerleitung 21 mit dem Signalgenerator 2 verbunden
ist. Die Impedanz des Impedanzelements 1 ergibt sich aus
der Summe des Impedanzwerts des festen Kondensators 15 und
des Impedanzwerts des variablen Kondensators 14. Damit
ist ein bestimmter Wertebereich für die Impedanz des Impedanzelements 1 vorgegeben.
Angeschlossen an eine hier nicht gezeigte Schaltungseinheit 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel
in 1, wirkt das variable Impedanzelement 1,
das in seinem Wert durch den Signalgenerator 2 variiert
wird, durch eine Spreizung des Spektrums der elektromagnetischen
Beeinflussung.
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Eine
weiterentwickelte Ausführungsform
des variablen Impedanzelements mit angeschlossenem Signalgenerator
zeigt 3. Der Impedanzblock 3 wird gebildet
aus der Parallelschaltung des Kondensators 15 mit der Serienschaltung
aus dem Kondensator 16 und der Varaktor-Diode 17.
Dabei ist die Diode in Sperrrichtung betrieben, das heißt, der
Anodenanschluss der Diode 17 ist mit dem Bezugspotenzialanschluss 32 verbunden,
und der Kathodenanschluss mit dem Kondensator 16. Weiterhin
umfasst der Impedanzblock 3 eine Signalquelle 22,
die einerseits mit dem Bezugspotenzialanschluss 32 und
andererseits über
eine Spule 23 mit dem Kathodenanschluss der Diode 17 gekoppelt
ist. Durch den momentanen Spannungswert der beispielsweise niederfrequenten
Signalquelle 22 wird die Sperrspannung der Varaktor-Diode 17 variiert.
Dies führt
bei einer Varaktor-Diode zur Änderung
ihres Kapazitätswerts.
Da die Spannung der Signalquelle 22 ein Wechselsignal darstellt,
wird sie auch über
eine Spule 23 an die Varaktor-Diode 17 gekoppelt.
Dadurch entsteht weniger Verlustleistung in der Spule 23 als
bei der üblichen Kopplung über einen
ohmschen Widerstand. Der Kondensator 16 hat in der Regel
einen sehr großen Kapazitätswert und
dient vornehmlich zum Trennen der niederfrequenten Spannung der
Signalquelle 22 von dem hochfrequenten Signal, das zwischen
Versorgungspotenzialanschluss 31 und Bezugspotenzialanschluss 32 erwartet
wird. Da der Kapazitätswert des
Kondensators 16 auch deutlich höher ist als je der Wert, der
von der Varaktor-Diode 17 erreicht werden kann, kann er
praktisch bei der Berechnung des Kapazitätswerts der Parallelschaltung
vernachlässigt werden.
Die Frequenzanteile der Spannung der Signalquelle 22 sollten
in einem niedrigeren Frequenzbereich liegen als die erwarteten induzierten
Signale der elektromagnetischen Beeinflussung, da ansonsten der
Kondensator 16 seine beschriebene Trennfunktion nicht mehr
erfüllen
könnte.
Die Signalform der Signalquelle 22 kann grundsätzlich beliebig
ausgeführt
sein, es ist jedoch vorteilhaft, ein Dreieckssignal auszuwählen.
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4 zeigt
ein Beispiel für
den zeitlichen Verlauf eines Steuersignals des Signalgenerators
zu 2. Dabei ist der Signalwert S über die Zeit t angegeben. Der
zeitliche Verlauf des Signals ist dreiecksförmig und weist einen periodischen
Verlauf auf. Da das Dreiecksignal aus mehreren Frequenzanteilen
zusammengesetzt ist, erweist es sich für diese Anwendung geeigneter
als beispielsweise eine Sinusschwingung, die nur aus einem Frequenzanteil
besteht. Der periodische Signalverlauf bewirkt, dass die zeitliche Änderung
des Werts der Impedanz dauernd vonstatten geht und es damit dauerhaft
zu einer Spreizung von Spitzen im Frequenzbereich der elektromagnetischen
Beeinflussung kommt.
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5A und 5B zeigen
ein beispielhaftes Frequenzspektrum der elektromagnetischen Beeinflussung
mit und ohne Anwendung der Erfindung. 5A zeigt
dabei eine einzige hohe Spitze der elektromagnetischen Beeinflussung
bei einer bestimmten Frequenz, ohne Anwendung der Erfindung. Der
Spitzenwert liegt dabei über
einem vorgegebenen Grenzwert L. Unter Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
findet man in 5B mehrere niedrigere Spitzen
der elektromagnetischen Beeinflussung, verteilt über mehrere Frequenzen. Alle
Frequenzan teile liegen nun unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts
L. Beispielhaft sind die höheren
Frequenzanteile Oberwellen der niedrigsten Frequenz. Dies resultiert
beispielsweise aus dem Einsatz von nichtlinearen Bauelementen, wie
einer Varaktor-Diode,
in dem Impedanzelement 1 mit dem steuerbaren Wert.
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In 6A und 6B sind
Modelle für
einen Mikrocontroller zur Auswertung auftretender elektromagnetischer
Beeinflussung mit und ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips
gezeigt. Der Mikrocontroller wird dabei durch eine Ersatzschaltung
mit den Widerständen
R1 bis R4, den Spulen L1 bis L4 und den Kondensatoren C1 bis C3
und 15 nachgebildet. Die Ersatzschaltung des Mikrocontrollers
wird von der Spannungsquelle V1 versorgt. Eine von dem Mikrocontroller
ausgehende elektromagnetische Beeinflussung ist in der Ersatzschaltung
durch eine Impulsquelle I1 dargestellt.
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In 6A wird
der Kapazitätswert
des Kondensators 15 durch den parallel geschalteten Kondensator 15a erhöht. Es erfolgt
keine Veränderung der
elektromagnetischen Beeinflussung der Ersatzschaltung.
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In 6B findet
sich parallel zu dem Kondensator 15 ein steuerbares Impedanzelement 1 nach
dem erfindungsgemäßen Prinzip
in Form einer Varaktor-Diode mit einem angeschlossenen Signalgenerator 2,
der zur Abgabe eines Dreieckssignals ausgebildet ist. Die Varaktor-Diode
ist so dimensioniert, dass, wenn die Spannung des Dreieckssignals gleich
0 Volt ist, ihr Kapazitätswert
gleich dem Kapazitätswert
des Kondensators 15a der Schaltung aus 6A ist.
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Die
Ergebnisse einer Simulation mit den Ersatzschaltungen gemäß der 6A und 6B finden
sich in 7 in Form der abgegebenen Frequenzspektren
der elektromagnetischen Beeinflussung. Dabei stellt die Kennlinie
K1 mit der gestrichelten Linie und den quadratischen Symbolen den
Verlauf des Frequenzspektrums für
die Ersatzschaltung nach 6A ohne
Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips
und die Kennlinie K2 mit der durchgezogenen Linie und den Dreieckssymbolen
den Verlauf des Frequenzspektrums für die Ersatzschaltung nach 6B unter
Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips
dar. Man sieht, dass die Pegel der elektromagnetischen Beeinflussung
im Frequenzbereich von 0,6 bis 1,3 GHz durch den Einsatz des Impedanzelements 1 verringert
werden, während
es im Frequenzbereich von 1,5 bis 2,5 GHz zu einer leichten Erhöhung der
Pegel der elektromagnetischen Beeinflussung kommt, nämlich durch
die Verteilung der Pegel von einem niedrigeren auf einen höheren Frequenzbereich.
Man spricht deshalb von einer Verringerung der elektromagnetischen
Beeinflussung, da die Pegel eines abgestrahlten Signals in einem
Teil des Frequenzspektrums reduziert werden.
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- 1
- Impedanzelement
- 2
- Signalgenerator
- 3
- Impedanzblock
- 4
- Schaltungseinheit
- 13
- Steueranschluss
- 14
- variabler
Kondensator
- 15
- Kondensator
- 16
- Kondensator
- 17
- Varaktor-Diode
- 21
- Steuerleitung
- 22
- Signalquelle
- 23
- Spule
- 31
- Versorgungspotenzialanschluss
- 32
- Bezugspotenzialanschluss
- 41
- Signaleingang
- 42
- Signalausgang
- E
- Höhe der EMB
- f
- Frequenz
- L
- Grenzwert
- S
- Signalwert
- t
- Zeit
- VCC
- Versorgungspotenzial
- V0
- Bezugspotenzial
- V1
- Spannungsquelle
- I1
- Impulsquelle
- R1,
..., R4
- Widerstände
- C1,
C2, C3
- Kondensatoren
- L1,
..., L4
- Spulen
- K1,
K2
- Kennlinien