Datenleitungen

Die Tabelle zeigt die Vielfalt an USB-Buchsen. Während für den Standard USB 2.0 noch fünf verschiedene Typen im Einsatz waren, haben sich die Typen beim Standard USB 3.1 auf nur noch zwei konsolidiert. Die EU-Regulierung mit der Pflicht bei neuen Geräten als Ladestandard auf USB-C setzen zu müssen, dürfte die Konsolidierung weiter beflügelt haben.

Eine gesteigerte Robustheit und mechanische Stabilität bieten die RJ45-LAN-Buchsen mit Durchsteckkontaktierung (Through Hole Technology - THT) für Leiterplatten. Der eingesetzte Kunststoff sowie die LEDs mit modifizierter Leadframe-Position vertragen die höheren Temperaturen eines Reflow-Lötprozesses. Ein optimiertes Gehäusedesign ermöglicht einen gleichmäßigen Reflow-Luftstrom zu den Pins.

Die HPLE-Typen der befilterten RJ45-LAN-Buchsen verfügen über eine zweite Gleichtaktdrossel, die für ein besseres EMV-Verhalten oberhalb von 80 MHz sorgt. 

Das Frequenz-/Impedanz-Diagramm zeigt die Eigenresonanzfrequenzen der MLCC-Kondensatortypen mit 100 nF, 10 nF und 1 nF. Die Eigenresonanzfrequenzen steigen mit abnehmenden Kondensatorkapazitäten.

Die Kapazität eines Kondensators ist typischerweise auch von einer gleichzeitig angelegten Gleichspannung (DC Bias) abhängig und kann mit zunehmender Gleichspannung deutlich geringer ausfallen. Aus dem DC-Bias-/Kapazitätsdiagramm ist deutlich erkennbar, dass mit zunehmender Miniaturisierung des Bauteils der Nominalwert von 470 nF absinkt (rote Kurve).

Für Anwendungen mit hoher mechanischer Beanspruchung empfiehlt es sich, Soft-Termination-Kondensatoren einzusetzen. Diese verfügen über eine Terminierung mit Ag-Polymer/Ni/Si und minimieren das Risiko, dass Risse auftreten.

Kondensatoren sollten ihre Kapazität möglichst über die Temperatur hinweg konstant halten. Dies erfüllen drei der eingesetzten Materialien NP0, X7R und X5R deutlich besser als Y5V, wie im Diagramm gut zu erkennen ist. NP0 weist über einen weiten Betriebstemperaturbereich praktisch keine Veränderungen in der Kapazität auf.

Viele Anwendungen erfordern eine galvanische Isolierung auf der Signalübertragungsstrecke, wie zum Beispiel LAN-Verbindungen (Ethernet). Signal-Übertrager wie der WE-LAN AQ erfüllen diese Aufgabe. Zur Valdierung der Übertragungsstrecke lässt sich diese mit LTspice simulieren. Das Diagramm rechts bestätigt die hohe Genauigkeit der Simulation anhand von Messungen.

Die HPLE-Typen der befilterten RJ45-LAN-Buchsen verfügen über eine zweite Gleichtaktdrossel, die für ein besseres EMV-Verhalten oberhalb von 80 MHz sorgt. 

Beim Schutz gegen elektrostatische Entladung (ESD) wird ein empfindliches elektronisches Bauteil (Load) durch einen parallel geschalteten Ableitpfad (VDR) geschützt, der dann leitend wird, wenn die Durchbruchspannung des Schutzelements (VDR) erreicht wird. Auf diese Weise gelangt die Überspannung (Transient) nicht bis zur empfindlichen Last (Load), so dass die Schwelle zum Systemversagen überschritten würde, sondern sie wird auf die Klemmspannung (Clamping Voltage) "geklemmt".

Die verschiedenen Datenübertragungsstandards wie RS232, CAN, USB, Ethernet usw. arbeiten mit unterschiedlichen Frequenzen und Datenraten. Die Tabelle zeigt die jeweils empfohlenen Kapazitätswerte für den ESD-Schutz. 

In Datenleitungen können Gleichtaktsignale stören und die Signalintegrität beeinträchtigen. Eine verbreitete Gegenmaßnahme ist der Einsatz von Gleichtaktdrosseln. Zur Auswahl der passenden Gleichtaktdrossel bietet es sich an, anstelle nur nach der Induktivität zu gehen, die Impedanzkurven über der Frequenz heranzuziehen. Diese finden sich in der Online-Simulationsplattform RedExpert von Würth Elektronik. 

Mit der Online-Simulationsplattform RedExpert lassen sich die passenden Impedanzen von SMT-Ferriten für Ihre Anwendung auf Basis von Frequenz, DC Bias, Systemimpedanz und erforderlicher Dämpfung berechnen.

Sollten in Ihrer Anwendung hohe Spitzenströme auftreten, dann sollten Sie ein Ferrit aus der Serie der Multilayer Power Suppression Beads mit sehr niedrigem Rdc und einem Nennstrom von bis zu 10,5 A einsetzen.

Bei der Signalfilterung auf Datenübertragungsleitungen muss das Impedanzverhalten von SMT-Ferriten über der Frequenz berücksichtigt werden, damit man die auftretenden Störungen und nicht das Nutzsignal dämpft.