High-Speed-Design von elektronischen Baugruppen und Systemen
Theorie, Simulation, Realisierung
High-Speed-Design von elektronischen Baugruppen und Systemen
Dr.-Ing. Helmut Katzier
Ingenieurbüro für Aufbau- und Verbindungstechnik, München
Dr. Helmut Katzier studierte an der Fachhochschule Darmstadt Nachrichtentechnik und an der Technischen Universität Darmstadt Theoretische Elektrotechnik. Anschließend war er dort fünf Jahre wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik. Nach seiner Promotion
auf dem Gebiet der Theoretischen Elektrotechnik arbeitete Dr. Katzier bei der Siemens AG im Bereich Öffentliche Netze und im Zentrallabor des Unternehmensbereichs Kommunikationssysteme. Zu seinen Arbeitsgebieten gehörten u.a. die Entwicklung von Hochfrequenz- und Mikrowellenschaltungen, Entwicklung und Einsatz elektrischer Steckverbinder und Leiterplatten. Für das Themengebiet der Leiterplatte war er insbesondere in Asien als Technologie-Auditor von Leiterplattenherstellern tätig. Schwerpunkte waren weiterhin das Design von Übertragungskomponenten (Kabel, Leiterplatten, Chip-Gehäuse und Steckverbinder) für schnelle digitale Schaltungen und die EMV-konforme Entwicklung von Schaltungen und Geräten. Auch in der Siemens AG hat er Weiterbildungsseminare für Siemens-Mitarbeiter durchgeführt.
Vom 1. Juli 2006 bis 29. Februar 2012 war er Mitarbeiter der TietoEnator Deutschland GmbH und der Tieto Embedded Systems GmbH. Seit dem 1. März 2012 arbeitet er selbstständig im Bereich Entwicklung, Beratung und Schulung für Komponenten der Aufbau- und Verbindungstechnik. An der Technischen Akademie Esslingen ist er seit 1997 Referent bzw. Seminarleiter in mehreren Seminaren.
Viele elektronische Baugruppen und Systeme arbeiten heute mit sehr schnellen digitalen Signalen. In den nächsten Jahren werden die Datenraten noch weiter deutlich steigen. Zur effizienten Entwicklung von aktuellen digitalen Baugruppen und Systemen ist ein fundiertes Wissen in vielen unterschiedlichen Bereichen erforderlich. Im Gegensatz zu den klassischen Hochfrequenzschaltungen werden bei digitalen Schaltungen höhere Anforderungen an die Signalintegrität und besonders an die Breitbandigkeit der Übertragung gestellt. Kenntnisse über das genaue physikalische Verhalten unterschiedlicher Aufbau- und Verbindungskomponenten, wie Leiterplatten, Kabel, Steckverbinder, Chip-Gehäuse usw., ist für ein zuverlässiges Design von digitalen Baugruppen und Systemen unabdingbar. Darüber hinaus werden zur effizienten Entwicklung solcher Systeme geeignete Werkzeuge und Methoden benötigt, deren genaue Kenntnis für einen Entwickler ebenso von großer Bedeutung ist.
Ziel der Weiterbildung
Die Teilnehmer lernen Grundlagen über das physikalische Verhalten der wesentlichen Aufbau- und Verbindungskomponenten. Dazu zählen unter anderem Leitungswellenwiderstände, Verkopplungen, Reflexionen, Dämpfung auf Leitungen, Mäanderleitungen, Durchkontaktierungen, Steckverbinder, Kabel usw. Für diese Komponenten werden Simulationsmodelle bereitgestellt. Jeder Teilnehmer erhält die Möglichkeit, mittels elektrischer Simulationen mit dem Programm LTSpice das physikalische Verhalten der verschiedenen Komponenten zu untersuchen. Am Ende des Seminars wird eine komplette digitale Übertragungsstrecke zwischen Sender und Empfänger elektrisch simuliert.
Mittwoch, 12. Februar 2025
8.30 bis 12.30 und 13.15 bis 17.00 Uhr
1. Einführung
- Signalintegrität und EMV
- Was bedeutet High Speed?
- Hochfrequenz versus High-Speed-Design
- Entwicklungstrends
- Handhabung von Design-Rules
2. Grundlagen zur Simulation mit SPICE
- Einführung in SPICE
- Simulationen mit LTSpice
- Simulationsbeispiele im Zeit- und Frequenzbereich
3. Signale und Signalübertragung
- Power- und Signalintegrität
- Signaltypen
- Kodierung
- Frequenz- und Zeitbereich
- quasistatische Betrachtungen
- Streuparameter
- symmetrische Signalübertragung
- Simulationsbeispiele
4. Elektromagnetische Felder
- Grundlagen elektromagnetischer Felder
- Einteilung der elektromagnetischen Felder
- Wellentypen
- quasistatische Felder
- leitungsgebundene Felder und Signale
- Fern- und Nahfelder
- Materialeigenschaften
5. Leitungen
- Grundlagen der Leitungstheorie
- Berechnung der Leitungseigenschaften
- Simulation von einzelnen und verkoppelten Leitungen
- Differential Mode versus Common Mode
- Wellenwiderstände
- Leitungsverluste
- frequenzabhängige Verluste
- Skin-Effekt
- Leitungslaufzeiten
- Laufzeiten in homogenen und inhomogenen Isolierstoffen
- Simulationsbeispiele
Donnerstag, 13. Februar 2025
8.30 bis 12.30 und 13.15 bis 17.00 Uhr
6. Störquellen
- Modenkonversion
- galvanische Verkopplungen
- Nebensprechen
- Reflexionen und Resonanzen
- Potenzialdifferenzen
- Dispersion
- Laufzeitunterschiede
- elektromagnetische Strahlungsfelder
- Simulationsbeispiele
7. Schirmung
- Grundlagen der elektrischen & magnetischen Schirmung
- Schirmungsverhalten unterschiedlicher Materialien
- Einfluss des Skin-Effektes auf die Schirmung
- Schirmungskonzepte und Schirmungsbeispiele
- Erdung und Schirmung
8. Komponente: Leiterplatte
- Grundlagen der Leiterplattentechnologie
- elektrische Anforderungen & elektrische Parameter
- Basismaterialien
- Leitungsführung in der Leiterplatte
- Leitungswellenwiderstände
- Leiterbreiten, Leiterdicke, Rauheit, Glasgeflecht
- optimale Materialauswahl
- Durchkontaktierungen
- Lagenaufbauten und Leitungsführung
- Störunterdrückung (Abblockung)
- Layout-Design-Rules
- Simulationsbeispiele
9. Komponente: Steckverbinder
- Grundlagen zu Steckverbinder
- Steckverbindertypen für die High-Speed Übertragung
- elektrische Eigenschaften
- Leitungswellenwiderstandsprofil
- Steckverbinder als Störstelle
- Modellierung von Steckverbindern
- Design-Rules
- Simulationsbeispiele
Freitag, 14. Februar 2025
8.30 bis 12.30 und 13.15 bis 15.15 Uhr
10. Komponente: Kabel
- Grundlagen zu Kabel und Leitungen
- Kabeltypen für die High-Speed-Übertragung
- elektrische Eigenschaften
- Masseanschlüsse an die Kabelschirmung
- Modellierung von Kabeln
- Design-Rules
- Simulationsbeispiele
11. Komponente: Chip-Gehäuse
- Grundlagen zur Gehäusetechnologie
- elektrische Eigenschaften
- Modellierung von Chip-Gehäusen
- Simulationsbeispiele
12. Messung von Übertragungsstrecken
- Zeitbereichsmessungen mit der TDR-Methode
- Messung der Wellenwiderstände im Zeitbereich
- Frequenzbereichsmessungen mit dem Netzwerkanalysator
Das Seminar richtet sich an Baugruppen- und Systementwickler sowie PCB-Designer im Bereich der digitalen High-Speed-Signalübertragung.
Dr.-Ing. Helmut Katzier
Technische Akademie Esslingen
An der Akademie 573760 Ostfildern
Anfahrt
Die TAE befindet sich im Südwesten Deutschlands im Bundesland Baden-Württemberg – in unmittelbarer Nähe zur Landeshauptstadt Stuttgart. Unser Schulungszentrum verfügt über eine hervorragende Anbindung und ist mit allen Verkehrsmitteln gut und schnell zu erreichen.
Die Teilnahme beinhaltet Verpflegung sowie ausführliche Unterlagen.
Preis:
Die Teilnahmegebühr beträgt:
1.510,00 €
(MwSt.-frei)
Fördermöglichkeiten:
Für den aktuellen Veranstaltungstermin steht Ihnen die ESF-Fachkursförderung mit bis zu 70 % Zuschuss zu Ihrer Teilnahmegebühr zur Verfügung (solange das Fördervolumen noch nicht ausgeschöpft ist).
Für alle weiteren Termine erkundigen Sie sich bitte vorab bei unserer Anmeldung.
Weitere Bundesland-spezifische Fördermöglichkeiten finden Sie hier.
Inhouse Durchführung:
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