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Der seit Jahren zu beobachtende Trend in Richtung umfangreicherer und komplexerer integrierter Schaltkreise führt zu neuen Herausforderungen im Chipdesign, wobei insbesondere der Einfluss der Verbindungsstrukturen nicht vernachlässigt werden darf. Ein bisher nicht befriedigend gelöstes Problem stellt die Beschreibung der i.a. frequenzabhängigen Leitungseigenschaften mit geschlossenen analytischen Formeln dar, welche unmittelbar im Schaltungsentwurf verwendet werden können. Bei der Beschreibung der Leitungseigenschaften werden Admittanz- und Impedanzbeläge unterschieden, wobei letztere im Vergleich wesentlich schwieriger als Funktion der Querschnittsparameter zu formulieren sind. 

In einer Zusammenarbeit mit der Oregon State University, USA, ist es nun gelungen, für den besonders schwierigen Fall gekoppelter Zweileitersysteme mit asymmetrischem Leiterquerschnitt geschlossene Ausdrücke für die frequenzabhängigen Impedanzbeläge zu...

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Zum Aufbau der Skale für den Wechselstrom-Gleichstromstärke Transfer für Stromstärken von 1 mA bis 20 A im Frequenzbereich von 10 Hz bis 100 kHz werden planare Vielfachthermokonverter zusammen mit Wechselstrommesswiderständen (Shunts) verwendet. Unter Voraussetzung der Unabhängigkeit der Transferdifferenz von der Stromstärke werden beim Aufbau der Skale Normale für verschiedene Nenn-Stromstärken bei gleicher Stromstärke im gesamten Frequenzbereich miteinander verglichen. 

Bei der Reihenschaltung liegt ein Normal mit Gehäuse und Heizeranschluss auf hohem Potenzial und das andere an Erde, die angeschlossenen Nanovoltmeter bisher jedoch beide an Erde. Ströme über die eingezeichneten parasitären Kapazitäten zwischen Heizer und Thermoelementen führen deshalb zu kleinen unbekannten Messabweichungen. Darum wurde bisher eine zweite Messung mit vertauschten Positionen der Normale durchgeführt und der Mittelwert gebildet. Der bei...

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Die Darstellung und Weitergabe der Induktivitätseinheit Henry im Wertebereich von 100 µH bis 100 H und im Frequenzbereich 50 Hz bis 1 MHz erfolgt in der PTB mit Hilfe einer Maxwell-Wien Messbrücke mit sehr geringer Messunsicherheit. Die Kalibrierungen in dieser Messbrücke sind aber sehr zeitaufwändig und deshalb mit hohen Kosten verbunden. Deshalb wird daran gearbeitet, nur die Normale der PTB in der Maxwell-Wien Brücke zu kalibrieren und die Normale der Industrie mit einem 1:1 Komparator anzuschließen. Wenn gleichzeitig Kalibrierungen für DKD-Kalibrierlaboratorien zu größeren Losen zusammengefasst werden, ergibt sich ein wesentlicher Rationalisierungseffekt, weil Kalibrierungen mit der Maxwell-Wien Brücke dann nur noch in großen Intervallen durchgeführt werden müssen.

In einem ersten Schritt im Hinblick auf den Einsatz von Komparatoren wurde in Zusammenarbeit mit der Universität Gliwice in Polen ein Komparator entwickelt, mit dem im...

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Verluste von Transformatoren und Betriebsmitteln für die elektrische Energieversorgung werden unter Verwendung von Phasenwinkel-Messgeräten bestimmt. Diese Messungen dienen einerseits zur Beurteilung der Qualität, andererseits ist die Beobachtung der Verluste für die Sicherheit und eine lange Lebensdauer wichtig. Daher ist die Rückführung von Phasenwinkel-Messgeräten für den Deutschen Kalibrierdienst (DKD) und die Industrie von Bedeutung.

Zur rückführbaren Kalibrierung von Phasenwinkel-Messgeräten wurde in der PTB ein Messplatz entwickelt und aufgebaut. Er basiert auf einer programmierbaren, digitalen Doppel-Wechselspannungsquelle und einem zweikanaligen Abtastverfahren. Die Spannungsquelle generiert zwei sinusförmige Spannungen, die Referenzspannung UR und die Signalspannung US, mit Amplituden zwischen 0,1 V und 7 V, die in ihrer Phase zueinander im Bereich 0° bis 360° verschoben werden können. Diese Spannungen...

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Spulen zur Erzeugung magnetischer Felder weiten sich mit steigender Temperatur auf, so dass das Feld in ihrem Zentrum kleiner wird, d. h. ihre Spulenkonstante nimmt ab. Die Spulenkonstante ist der Quotient aus magnetischer Flussdichte im geometrischen Zentrum der Spule und der Stromstärke des in ihrer Wicklung fließenden elektrischen Stromes. Dieser insbesondere bei mehrlagigen Spulen erheblich störende Temperaturkoeffizient lässt sich für alle bekannten Spulenanordnungen mit geringem Aufwand zu einer vernachlässigbar kleinen Größenordung reduzieren. Dazu wird nach einem zum Patent angemeldetem Verfahren dem Hauptfeld mittels einer zusätzlichen koaxialen Spule ein Hilfsfeld überlagert. Die Stärke des in dieser Spule fließenden elektrischen Stromes wird proportional zur Stärke des elektrischen Stromes in der Hauptspule und proportional zur Temperatur der Wicklung der Hauptspule geregelt. Die Wicklungstemperatur wird aus der Änderung des...

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Die Anforderungen an die Speicherkapazität und die Datensicherheit von Identifikationskarten mit Magnetstreifen sind in den letzten zwei Jahren stark angewachsen. Daher hat der Ausschuss ISO/IEC/JTC1/SC17WG1 die Entwicklung einer Norm für hochkoerzitive Magnetstreifen höherer Aufzeichnungsdichte („high density“, „HD“) vereinbart, die in diesem Jahr abgeschlossen wird. Das zugehörige Referenzmaterial wurde, wie schon für die bisherigen von ISO/IEC genormten Magnetstreifen, von der PTB entwickelt und wird noch in diesem Jahr zur Verfügung gestellt.

Die Speicherkapazität beträgt 1024 Bytes, gegenüber 107 Bytes bei den Vorgängertypen. Dies wurde durch folgende Maßnahmen erreicht:

  • Anzahl der Spuren 6, bisher 3
  • Aufzeichnungsdichte 20 Flusswechsel/mm, bisher 8
  • Aufzeichnungsformat RLL 2,7 („Run length limited“)

In der PTB wurde ein neues Mess-System entwickelt, um die Karten mit Magnetstreifen erhöhter Datendichte („HICO-HD“) untersuchen und...

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Zur Kalibrierung vektorieller HF-Netzwerkanalysatoren (VNA) wurden bisher in der Industrie Kalibrierverfahren bevorzugt, bei denen geschlossene analytische Lösungen für die Korrekturkoeffizienten vorlagen. Bedingt durch die Erweiterung des durchgängig nutzbaren Frequenzbereichs bis zu Frequenzen jenseits von 110 GHz werden inzwischen mehr Standards zur Kalibrierung benötigt, so dass geschlossene Lösungen nicht mehr angebbar sind. Stattdessen werden auch in kommerziell erhältlichen Geräten zunehmend iterative Verfahren zur Bestimmung der Fehlerterme eingesetzt. Lässt man eine nahezu beliebige Wahl der Kalibrierstandards zu, kann die Bestimmung der Fehlerterme allgemein als nichtlineares Regressionsproblem formuliert werden, dessen Lösung mit numerischen Verfahren iterativ möglich ist. Jeder zusätzlich verfügbare Messwert eines Kalibrierstandards steigert dabei die Genauigkeit, mit der die Fehlerterme bestimmt werden können. 

Bei einem...

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Der Test integrierter Mikrowellenschaltungen und schneller digitaler Schaltkreise erfordert neue Prüfkonzepte, die sich durch Breitbandigkeit und eine möglichst geringe Rückwirkung auf den zu testenden Schaltkreis auszeichnen. Im Gegensatz zu Mikrowellenprüfspitzen, die für einen Bezugswellenwiderstand von 50 Ohm ausgelegt sind und damit für viele Schaltkreise eine zu große Last darstellen, besitzen hochohmige Prüfspitzen durch einen in die Spitze eingebauten Vorwiderstand nominelle Lastimpedanzen von 1 kOhm und höher. Die Annahme eines frequenzunabhängigen, konstanten Wertes für die Lastimpedanz ist jedoch insbesondere bei sehr schnellen Signalen nicht mehr zulässig. Deswegen wurde in einer Untersuchung, die zusammen mit der High Speed Microelectronics Group am National Institute of Standards and Technology in Boulder, Colorado, durchgeführt wurde, der tatsächliche, frequenzabhängige Störeinfluss hochohmiger Prüfspitzen auf koplanare...

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Für eine korrekte Interpretation von Messungen mit Oszilloskopen muss deren Eigenanstiegszeit bekannt sein. Deshalb hat die PTB ein optoelektronisches Verfahren zur Bestimmung der Anstiegszeit von 50-GHz Oszilloskopen entwickelt, mit dem sich Anstiegszeiten von nur wenigen Pikosekunden rückführbar messen lassen.

Breitbandige 50-GHz Oszilloskope sind ein unentbehrliches Werkzeug für die Entwicklung ultraschneller elektronischer Schaltungen in der Datenverarbeitungs- und Kommunikationstechik. Diese Oszilloskope besitzen sehr kleine Eigenanstiegszeiten und erlauben daher die zeitliche Darstellung ultraschneller elektrischer Signale. Die Anstiegszeit ist jedoch nicht Null, so dass die Messkurven verzerrt sein können. Um die Verzerrung zu korrigieren, muss der Anwender die Anstiegszeit des Oszilloskops kennen.

Zur Bestimmung der Anstiegszeit von 50-GHz Oszilloskopen werden ca. 1 ps kurze Spannungsimpulse auf einem koplanaren Wellenleiter...

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So genannte RFID-Transponder (Radio-Frequency-Identification) sind eine moderne Möglichkeit zur automatischen Produktidentifikation. Diese Transponder sind vollständige Mikrorechner einschließlich einer Radio-Transmitterelektronik und Antenne. Die Gebilde sind nur wenig dicker als Papier und können in Chip-Karten und sogar Geräteetiketten integriert werden. Die Speicher der Transponder können Datenmengen bis zu 4 kByte aufnehmen. Lese- und Schreibvorgänge erfolgen mit einer Transmittereinheit über eine „Luftschnittstelle“, die bei den gebräuchlichsten Typen Abstände von bis zu 120 cm überbrücken kann. Diese Technik bietet auch im Bereich der Prüfung eichpflichtiger Messgeräte interessante Anwendungsmöglichkeiten, z. B. für die Realisierung elektronischer Typschilder. Sie gestatten eine automatische Identifikation von Prüflingen durch die Prüfeinrichtungen und ermöglichen zudem vereinfachte Konzepte bei der Überwachung von Messgeräten....

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