Hohe Signalintegrität

Wir optimieren Signalintegrität durch Simulationen und Messungen

Erreichen Sie hohe Signalintegrität durch innovative Produkte und umfassende Design-In-Unterstützung: Unsere Spezialisten und Ingenieure bei Phoenix Contact arbeiten jeden Tag an der Optimierung von Datensteckverbindungen für die Industrie 4.0. Am liebsten im direkten Austausch mit Ihnen. Wir stellen Ihnen die Macher von optimierter Signalintegrität vor und wie sie daran täglich arbeiten.

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Sebastian Stamm und Arndt Schafmeister im Labor von Phoenix Contact
Arndt Schafmeister, Entwickler bei Phoenix Contact

Arndt Schafmeister Entwicklungsingenieur bei Phoenix Contact

"Meine Aufgabe ist die Entwicklung von Board-to-Board-Steckverbindern. Dabei muss ich die elektromechanischen Anforderungen mit den Anforderungen der Zielapplikation bestmöglich aufeinander abstimmen. Der Fokus liegt also nicht auf Signalintegrität um jeden Preis, sondern anwendungsgerechten Steckverbindern, die weiteren Anforderungen wie Kosten, Bauraum und Herstellbarkeit mit berücksichtigen.

Somit unterstütze ich unsere Kundinnen und Kunden bei der Auswahl der am besten geeigneten Steckverbindung. Und ich berate sie dabei, diese Steckverbindung optimal in das jeweilige System zu integrieren."

Sebastian Stamm, Entwickler bei Phoenix Contact

Sebastian Stamm Entwicklungsingenieur bei Phoenix Contact

"Mein Arbeitsgebiet ist die Schnittstelle der mechanischen und elektrischen Entwicklung von Datensteckverbindern. Zu meinen Tätigkeiten zählen die Konzeptentwicklung und Optimierung von Steckverbindern mit hoher Signalintegrität sowie die Simulation und Messung der Übertragungseigenschaften und deren Abgleich mit normativen Anforderungen."

Unsere Macher im Interview

Arndt Schafmeister und Sebastian Stamm im Interview
Arndt Schafmeister und Sebastian Stamm im Interview MovingImage
Foto-Banner zum Educational Webinar Signalintegrität und Impedanz der Unternehmen Polar, NCAB und Phoenix Contact

Educational Webinar zu Signalintegrität und Impedanz Webinar der Unternehmen Polar, NCAB und Phoenix Contact

Wie können Sie Impedanzen auf der Leiterplatte optimieren? – Das erfahren Sie beim Educational Webinar mit Experten von Polar Instruments, NCAB Group und Phoenix Contact. Die Referenten zeigen Ihnen, wie Sie eine hohe Signalintegrität bei Ihrer Anwendung designen können. Sie betrachten auch, wie Frequenzen, Materialien, Geometrie und die Anordnung von Bauteilen zu einer verlust- und reflexionsarmen Übertragung beitragen. Das Webinar ist auf Englisch.

So optimieren wir Signalintegrität in der Praxis

Sebastian Stamm, Entwicklungsingenieur bei Phoenix Contact, zeigt eine Datenkurve

Die Industrie 4.0 benötigt vernetzte Geräte und damit auch mehr Schnittstellen

Die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Verbindungstechnik steigen ständig. Mit der immer stärkeren Vernetzung moderner Geräte erhöht sich auch die Anzahl der Schnittstellen. Das Ziel: eine möglichst wenig beeinträchtigte Datenübertragung. Sie hängt in hohem Maße vom Zusammenspiel aller Kabel und Steckerbestandteile ab.

Eine Steckverbindereigenschaft, die in direktem Zusammenhang mit der Signalintegrität steht, ist die Impedanz. Die Soll-Impedanz eines Steckverbinders ist abhängig von der Übertragungstechnologie der Steckverbinderapplikation. Abweichungen von der Soll-Impedanz reflektieren das Datensignal zurück zum Sender. Werden die Reflexionen zu hoch, überlagern sich die reflektierten und gesendeten Signale. Die Folge: eine beeinträchtigte Datenübertragung. Genau das zu verhindern, ist die Aufgabe von Arndt Schafmeister und Sebastian Stamm.

Steckverbinder in den Händen

Die Steckverbinderimpedanz hängt von vielfältigen Faktoren ab

Die Impedanz eines Steckverbinders wird durch Faktoren wie Materialauswahl, Geometrie und Anordnung der signalführenden Bauteile beeinflusst. Ein weiterer Faktor ist die Frequenz, also die Pegelübergangszeit der eingesetzten Übertragungstechnologie. Sie ist applikationsabhängig und kann nicht vom Hersteller der Steckverbindung beeinflusst werden.

Hinsichtlich der Steckverbinderimpedanz lassen sich allgemeingültige Aussagen über die beste Geometrie, Materialien oder Bauteilanordnungen kaum treffen, weil grundsätzlich auch die Nennimpedanzen der Übertragungstechnologien sowie die Pegelübergangszeiten zu berücksichtigen sind. Was für die Konstruktion eines Single Pair Ethernet-Steckverbinders vorteilhaft ist, kann bei Board-to-Board Steckverbindern ein K.-o.-Kriterium sein.

Eine nahezu ideale Datenübertragung ist das A und O der Industrie 4.0. Kennen Sie Ihre nicht genutzten Potenziale?

Arndt Schafmeister - Phoenix Contact, Entwicklungsingenieur
Arndt Schafmeister, Entwicklungsingenieur bei Phoenix Contact
Insertion-Loss-Vergleich zu Board-to-Board-Steckverbindern der Serie FP 0,8 geschirmt und ungeschirmt

Insertion-Loss-Vergleich zu Board-to-Board-Steckverbindern der Serie FP 0,8 geschirmt und ungeschirmt

Umfassende Erfahrung mit individuellen Optimierungsroutinen

Bei der Simulation von Board-to-Board-Steckverbindern wird in der Regel eine Impedanzumgebung von 100 Ω bei differentiellen Signalen und von 50 Ω bei Single-Ended-Signalen angesetzt. Eine hohe Signalintegrität ist gegeben, wenn das Impedanzverhalten der Komponenten möglichst wenig von dieser Soll-Impedanz abweicht. Für solche üblichen Parametereinstellungen und gängige Kontaktbelegungen sind unsere Simulationen vorbereitet – die Ergebnisse werden Ihnen innerhalb kurzer Zeit zur Verfügung gestellt.

Im Rahmen unseres Design-in-Supports führen wir für Sie Simulationen auf Basis individueller Parameter durch, beraten bei der Auswahl optimaler Steckverbinderkombinationen und schlagen geeignete Kontaktbelegungen vor. Dabei können die für Sie passenden Impedanzen und Pegelübergangszeiten ebenso berücksichtigt werden wie Störeinflüsse in Form von Nebensprechen durch weitere Signale in derselben Steckverbindung oder Störungen durch weitere Komponenten auf der Leiterplatte. Bei Störeinflüssen durch andere Komponenten eignet sich die Betrachtung bzw. Simulation der elektrischen und magnetischen Felder. Geschirmte Steckverbinder helfen, solche Störeinflüsse zu reduzieren oder ganz zu eliminieren.

Design-in-Support Arbeit am Computer

Individueller Support für optimale Lösungen und Produkte

Auf Basis der von Ihnen übermittelten Werte starten wir Simulationen und leiten daraus Vorschläge zu geeigneten Artikelkombinationen und Kontaktbelegungen ab. Wir informieren Sie über die Ergebnisse, beantworten Ihre Fragen und stellen Ihnen im Anschluss eine entsprechende Dokumentation zur Verfügung.

Diese individuellen Simulationen lassen sich in der Regel innerhalb weniger Tage realisieren. Dafür brauchen unsere Ingenieure Angaben zu Ihrer Anwendung, z. B. die Anordnung der Leiterplatten im Gerät, die Art der Datenübertragung oder die Soll-Impedanz des Systems. Insbesondere bei den Leiterplattenanordnungen bieten die Board-to-Board-Steckverbinder eine hohe Flexibilität. So sind mezzanine, koplanare und Backplane-Anordnungen mit unterschiedlichen Leiterplatteabständen sowie Verbindungen mit vorkonfektionierten Flachbandkabeln möglich.

Besonders wichtig ist uns der direkte Austausch. In diesem Rahmen haben sich bei vergangenen Projekten immer wieder unerwartete Optimierungspotenziale bei der Signalintegrität ergeben, z. B. durch eine alternative Kontaktbelegung oder den Einsatz von geschirmten Steckverbindern. Wir unterstützen Sie gern bei der Entwicklung Ihrer Geräte.

 

 

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Fragen Sie Ihre individuelle Simulation bei uns an, wenn es keine passende Norm gibt. Zahlreiche Kunden konnten wir bereits unterstützen und die passenden Steckverbinder in den Anwendungen platzieren. Sprechen Sie uns gern an.
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Arndt Schafmeister im Labor von Phoenix Contact
Data Connectivity Visual

Erstklassige Datenverbindungen für smarte Netzwerke

Phoenix Contact ist Ihr Schlüsselpartner für zuverlässige Datenverbindungen. Setzen Sie auf zuverlässige Datensteckverbinder zur zukunftssicheren Vernetzung aller Kommunikationsteilnehmer.