{"id":4654,"date":"2026-01-20T09:42:07","date_gmt":"2026-01-20T09:42:07","guid":{"rendered":"https:\/\/flj-pcb.com\/?p=4654"},"modified":"2026-01-20T09:47:45","modified_gmt":"2026-01-20T09:47:45","slug":"pcb-emi-analysis-maxwell-current-loops-flux-control","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/flj-pcb.com\/de\/pcb-emi-analysis-maxwell-current-loops-flux-control\/","title":{"rendered":"PCB EMI-Analyse: Maxwell, Stromschleifen &amp; Flusskontrolle"},"content":{"rendered":"<p>Bei Leiterplatten k\u00f6nnen viele Dinge EMI verursachen. Zum Beispiel: <a href=\"https:\/\/flj-pcb.com\/de\/pcb-manufacturer\/rf-pcb\/\" data-type=\"page\" data-id=\"2145\">Radiofrequenz<\/a> Str\u00f6me, Gleichtaktspannungen, Masseschleifen, Impedanzfehlanpassung und magnetischer Fluss. Um EMI zu kontrollieren, m\u00fcssen wir diese Ursachen Schritt f\u00fcr Schritt kennen lernen und sehen, wie sie sich auf die Leiterplatte auswirken. Wir k\u00f6nnen die mathematischen Grundlagen der elektromagnetischen Theorie studieren. Aber dieser Weg ist lang und m\u00fchsam. F\u00fcr die meisten Ingenieure sind klare und einfache Worte n\u00fctzlicher. In diesem Artikel geht es um die \u201cQuellen elektrischer Felder\u201d auf einer Leiterplatte, die Anwendung der Maxwellschen Gleichungen und die Idee der Minimierung des magnetischen Flusses.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">1. Quellen des elektrischen Feldes<\/h2>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">1.1 Elektrisches Dipolmodell (zeitabh\u00e4ngig)<\/h3>\n\n\n\n<p>Die Quelle elektrischer Felder wird h\u00e4ufig als zeitlich ver\u00e4nderlicher elektrischer Dipol modelliert. Dies ist das Gegenteil einer magnetischen Quelle. Ein elektrischer Dipol besteht aus zwei nahe beieinander liegenden, entgegengesetzten Punktladungen, die sich mit der Zeit ver\u00e4ndern. Die beiden Enden des Dipols weisen eine Ladungsver\u00e4nderung auf. Dies geschieht, weil Strom \u00fcber die gesamte L\u00e4nge des Dipols flie\u00dft. Du kannst eine elektrische Quelle modellieren, indem du eine nicht terminierte Antenne mit einem Oszillatorsignal ansteuerst. Diese Schaltung zeigt, wie eine Stromquelle funktioniert. Aber man kann sie nicht nur mit niederfrequenten Schaltungen erkl\u00e4ren.<\/p>\n\n\n\n<p>Vergessen Sie nicht, dass die Signalausbreitungsgeschwindigkeit nicht unendlich ist. Die Geschwindigkeit h\u00e4ngt von der Dielektrizit\u00e4tskonstante der nichtmagnetischen Materialien ab. Da die Geschwindigkeit endlich ist, wird im Stromkreis ein HF-Strom auftreten. Manchmal wird davon ausgegangen, dass der Draht an jedem Punkt die gleiche Spannung hat und dass der Stromkreis zu jedem Zeitpunkt im Gleichgewicht ist. Das ist bei RF nicht der Fall.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">1.2 Schl\u00fcsselfaktoren, die elektromagnetische Felder beeinflussen<\/h3>\n\n\n\n<p>Das elektromagnetische Feld eines elektrischen Dipols h\u00e4ngt von vier Faktoren ab:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Stromamplitude in der Schleife: Das Feld ist proportional zu dem Strom, der im Dipol flie\u00dft.<\/li>\n\n\n\n<li>Polarit\u00e4t des Dipols und der Messantenne: Die Polarit\u00e4t des Dipols muss mit der Antennenpolarit\u00e4t des Messger\u00e4ts \u00fcbereinstimmen. Dies ist wie eine magnetische Quelle.<\/li>\n\n\n\n<li>Dipolgr\u00f6\u00dfe: Das Feld ist proportional zur L\u00e4nge des Stromelements. Die Leitungsl\u00e4nge darf aber nur einen Teil einer Wellenl\u00e4nge betragen. Je gr\u00f6\u00dfer der Dipol ist, desto niedriger ist die an der Antenne gemessene Frequenz. Bei einer bestimmten Gr\u00f6\u00dfe wird die Antenne bei einer bestimmten Frequenz in Resonanz treten.<\/li>\n\n\n\n<li>Entfernung: Elektrische und magnetische Felder sind miteinander verbunden. Ihre St\u00e4rke h\u00e4ngt von der Entfernung ab. Im Fernfeld verh\u00e4lt sich das Feld wie eine (magnetische) Schleifenquelle und man sieht eine elektromagnetische ebene Welle. In der N\u00e4he der Punktquelle ist die Abh\u00e4ngigkeit des Feldes von der Entfernung st\u00e4rker.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">1.3 Beziehungen zwischen Nahfeld und Fernfeld<\/h3>\n\n\n\n<p>Nahfeld und Fernfeld enthalten sowohl magnetische als auch elektrische Anteile. Alle Wellen kombinieren elektrische und magnetische Anteile. Diese Mischung ist der Poynting-Vektor. In der Tat gibt es keine reine \u201celektrische Welle\u201d oder \u201cmagnetische Welle\u201d allein. Wir k\u00f6nnen eine ebene Welle messen, weil die Wellenfront f\u00fcr eine kleine Antenne, die einige Wellenl\u00e4ngen entfernt ist, wie eine Ebene aussieht.<\/p>\n\n\n\n<p>Eine kleine Zeichnung kann helfen. Sie w\u00fcrde den Wellenwiderstand und die Entfernung zeigen. Die Beschriftung w\u00fcrde lauten: Wellenwiderstand; Bereich des elektrischen Feldes mit E = 1\/r und H = 1\/r\u00b2; ebene Welle mit Z = 377 \u03a9; Asymptotenlinie; reale Form; Bereich des magnetischen Feldes; \u00dcbergangsbereich; Nahfeld H = 1\/r\u00b3, E = 1\/r\u00b2; Fernfeld; horizontale Achse 0,1, 0,5, 1,0, 5,0.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"533\" src=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Relationship-Between-Wave-Impedance-and-Distance.webp\" alt=\"Relationship Between Wave Impedance and Distance\" class=\"wp-image-4660\" srcset=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Relationship-Between-Wave-Impedance-and-Distance.webp 800w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Relationship-Between-Wave-Impedance-and-Distance-300x200.webp 300w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Relationship-Between-Wave-Impedance-and-Distance-768x512.webp 768w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Relationship-Between-Wave-Impedance-and-Distance-18x12.webp 18w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><\/figure>\n\n\n\n\n\n<p>Diese Ansicht ist das physische \u201cProfil\u201d, das die Antenne sieht. Stellen Sie sich vor, Sie werfen einen Stein in einen Fluss und sehen die Wellen. Das Feld strahlt von einer Punktquelle mit Lichtgeschwindigkeit ab. Die Geschwindigkeit h\u00e4ngt von der Dielektrizit\u00e4tskonstante ab. Die Einheit f\u00fcr das elektrische Feld ist V\/m. Die Einheit f\u00fcr das magnetische Feld ist A\/m. Das Verh\u00e4ltnis E zu H ist die Freiraumimpedanz. F\u00fcr eine ebene Welle im freien Raum ist die Wellenimpedanz Z\u2080 konstant. Er h\u00e4ngt weder von der Entfernung noch von der Punktquelle ab. Eine ebene Welle im freien Raum \u00fcbertr\u00e4gt Energie in Watt pro Quadratmeter.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">1.4 Ger\u00e4uschkopplung und pauschale Komponentenmodelle<\/h3>\n\n\n\n<p>Bei den meisten Anwendungen der Maxwellschen Gleichungen modellieren wir die Rauschkopplung mit \u00e4quivalenten, pauschalen Komponenten. Zum Beispiel: Ein zeitlich ver\u00e4nderliches elektrisches Feld zwischen zwei Leitern ist wie ein Kondensator. Ein zeitlich ver\u00e4nderliches magnetisches Feld zwischen denselben zwei Leitern ist wie eine gegenseitige Induktivit\u00e4t. Eine Abbildung kann diese beiden Rauschkopplungspfade zeigen.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"533\" src=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Noise-Coupling-Mechanisms.webp\" alt=\"Noise Coupling Mechanisms\" class=\"wp-image-4657\" srcset=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Noise-Coupling-Mechanisms.webp 800w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Noise-Coupling-Mechanisms-300x200.webp 300w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Noise-Coupling-Mechanisms-768x512.webp 768w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Noise-Coupling-Mechanisms-18x12.webp 18w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>Damit solche Rauschmodelle korrekt sind, muss der Schaltkreis im Vergleich zur Wellenl\u00e4nge des Signals klein sein. Wenn das nicht der Fall ist, k\u00f6nnen wir immer noch Modelle mit pauschalen Komponenten verwenden, um die EMV zu beschreiben. Und warum? Weil die Maxwellschen Gleichungen in vielen realen F\u00e4llen aufgrund komplexer Grenzen schwer anzuwenden sind. Wenn das pauschale Modell grob korrekt erscheint, ist es n\u00fctzlich. Die meisten diskreten Komponenten verhalten sich in der Regel zuverl\u00e4ssig.<\/p>\n\n\n\n<p>Ein numerisches Modell zeigt nicht immer, wie das Rauschen von den Systemparametern herr\u00fchrt. Ein Modell kann eine Antwort sein, aber die Systemparameter sind m\u00f6glicherweise nicht bekannt, gefunden oder sichtbar. Unter den verf\u00fcgbaren Modellen sind Modelle mit pauschalen Bestandteilen oft die beste praktische Wahl.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">1.5 Bedeutung f\u00fcr das PCB-Layout<\/h3>\n\n\n\n<p>Warum studieren wir diese Theorie f\u00fcr <a href=\"https:\/\/flj-pcb.com\/de\/pcb-design\/\" data-type=\"page\" data-id=\"3488\">PCB-Layout<\/a>? Die einfache Antwort: Wir m\u00fcssen wissen, wie elektromagnetische Felder entstehen. Dann k\u00f6nnen wir die HF-Felder auf der Leiterplatte reduzieren. Das bedeutet, dass wir die HF-Str\u00f6me in der Schaltung reduzieren m\u00fcssen. Der HF-Strom verbindet sich mit dem Signalverteilungsnetz, umgeht es und koppelt. Der HF-Strom bildet schlie\u00dflich Oberschwingungen und andere digitale Signalinhalte. Signalverteilungsnetze m\u00fcssen so klein wie m\u00f6glich sein. Das reduziert die Fl\u00e4che der HF-R\u00fcckstromschleifen. Bypass und Kopplung beziehen sich auf gro\u00dfe Str\u00f6me und m\u00fcssen \u00fcber das Stromverteilungsnetz erfolgen. Definitionsgem\u00e4\u00df hat das Stromverteilungsnetz gro\u00dfe HF-R\u00fcckstromschleifenfl\u00e4chen.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img decoding=\"async\" width=\"666\" height=\"500\" src=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Noise-Coupling-Method.webp\" alt=\"Noise Coupling Method\" class=\"wp-image-4658\" srcset=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Noise-Coupling-Method.webp 666w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Noise-Coupling-Method-300x225.webp 300w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Noise-Coupling-Method-16x12.webp 16w\" sizes=\"(max-width: 666px) 100vw, 666px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">2. Anwendung der Maxwellschen Gleichungen<\/h2>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">2.1 Verkn\u00fcpfung der Maxwellschen Gleichungen mit dem Ohmschen Gesetz<\/h3>\n\n\n\n<p>Wir haben oben die Grundideen von Maxwell vorgestellt. Aber wie wenden wir dieses physikalische und kalkulatorische Wissen auf die EMV auf einer Leiterplatte an? Wir m\u00fcssen die Maxwell-Gleichungen vereinfachen, um sie f\u00fcr Leiterbahnen auf Leiterplatten zu verwenden. Wir k\u00f6nnen die Maxwell'schen Gleichungen mit dem Ohm'schen Gesetz verkn\u00fcpfen.<\/p>\n\n\n\n<p>Ohmsches Gesetz im Zeitbereich:<\/p>\n\n\n\n<p>V = I \u00d7 R.<\/p>\n\n\n\n<p>Ohmsches Gesetz im Frequenzbereich:<\/p>\n\n\n\n<p>V_rf = I_rf \u00d7 Z.<\/p>\n\n\n\n<p>Dabei ist V die Spannung, I der Strom, R der Widerstand und Z die Impedanz (Z = R + jX). rf bedeutet Hochfrequenzenergie. Wenn ein HF-Strom in einer Leiterbahn mit fester Impedanz flie\u00dft, wird eine HF-Spannung erzeugt. Die HF-Spannung ist proportional zum HF-Strom. Hinweis: Im Wellenmodell wird R durch Z ersetzt. Z ist komplex. Es hat einen Widerstand (real) und einen Blindwiderstand (imagin\u00e4r).<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">2.2 Impedanzformeln f\u00fcr Dr\u00e4hte\/PCB-Leiterbahnen<\/h3>\n\n\n\n<p>Es gibt viele M\u00f6glichkeiten, die Impedanz zu schreiben, je nachdem, ob es sich um eine ebene Wellenimpedanz oder eine Schaltungsimpedanz handelt. F\u00fcr Dr\u00e4hte oder Leiterbahnen verwenden wir:<\/p>\n\n\n\n<p>Winkelfrequenz:<\/p>\n\n\n\n<p>\u03c9 = 2\u03c0f.<\/p>\n\n\n\n<p>Induktiver Blindwiderstand:<\/p>\n\n\n\n<p>X_L = 2\u03c0fL.<\/p>\n\n\n\n<p>Kapazitiver Blindwiderstand:<\/p>\n\n\n\n<p>X_C = 1 \/ (2\u03c0fC).<\/p>\n\n\n\n<p>Impedanz:<\/p>\n\n\n\n<p>Z = R + jX_L + 1\/(jX_C) = R + j\u03c9L + 1\/(j\u03c9C).<\/p>\n\n\n\n<p>Wenn ein Bauteil einen bekannten Widerstand und eine bekannte Induktivit\u00e4t hat, z. B. eine Ferritperle auf einer Leitung, ein Widerstand, ein Kondensator oder Ger\u00e4te mit Parasiten, m\u00fcssen wir ber\u00fccksichtigen, dass sich die Impedanz mit der Frequenz \u00e4ndert.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">2.3 Aktueller Mechanismus der Trassenwahl<\/h3>\n\n\n\n<p>Oberhalb einiger kHz wird die Reaktanz normalerweise gr\u00f6\u00dfer als R. Aber nicht immer. Der Strom w\u00e4hlt den Weg mit der geringsten Impedanz. Unterhalb einiger kHz kann der Widerstand der kleinste Pfad sein. Oberhalb einiger kHz kann der Blindwiderstand dominieren. Viele Schaltungen arbeiten oberhalb von kHz, so dass die einfache Vorstellung \u201cStrom w\u00e4hlt den Weg des geringsten Widerstands\u201d nicht mehr vollst\u00e4ndig erkl\u00e4rt, wie Strom auf einer \u00dcbertragungsleitung flie\u00dft.<\/p>\n\n\n\n<p>Bei Leitern, die Strom \u00fcber 10 kHz f\u00fchren, w\u00e4hlt der Strom den Pfad mit der geringsten Impedanz. Wenn die Lastimpedanz an einen Draht, ein Kabel oder eine Leiterbahn angeschlossen ist und gr\u00f6\u00dfer ist als die Parallelkapazit\u00e4t auf dem \u00dcbertragungspfad, dominiert die Induktivit\u00e4t. Wenn alle angeschlossenen Dr\u00e4hte einen \u00e4hnlichen Querschnitt haben, hat der Pfad mit der kleinsten Schleifenfl\u00e4che die geringste Induktivit\u00e4t. Je kleiner die Schleifenfl\u00e4che ist, desto geringer ist die Induktivit\u00e4t. Der Strom flie\u00dft also in diese Richtung.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">2.4 Einfluss der Leiterbahninduktivit\u00e4t auf die HF-Energie<\/h3>\n\n\n\n<p>Jede Leiterbahn hat eine begrenzte Impedanz. Die Leiterbahninduktivit\u00e4t ist der einzige Grund, warum HF-Energie auf einer Leiterplatte vorhanden sein kann. Lange Bonddr\u00e4hte zwischen einem Siliziumchip und einem Montagepad k\u00f6nnen ebenfalls HF-Energie verursachen. Das Routing auf einer Leiterplatte kann zu einer hohen Induktivit\u00e4t f\u00fchren, insbesondere wenn die Leiterbahnen lang sind. Eine lange Leiterbahn bedeutet, dass die L\u00e4nge des Umlaufs gro\u00df ist. Dies f\u00fchrt zu einer Zeitverz\u00f6gerung in der Leiterbahn. Ein Signal kann gestartet werden, bevor das vorherige zur\u00fcckkehrt. Im Frequenzbereich wird eine Leiterbahn \u201clang\u201d, wenn ihre Gesamtl\u00e4nge gr\u00f6\u00dfer als etwa \u03bb\/10 bei einer in der Leiterbahn vorhandenen Frequenz ist.<\/p>\n\n\n\n<p>Kurz gesagt: Eine HF-Spannung \u00fcber eine Impedanz erzeugt einen HF-Strom. Dieser HF-Strom kann Energie in den freien Raum abstrahlen und EMV-Grenzwerte verletzen. In diesen Beispielen werden die Maxwell-Gleichungen mit einfacher Mathematik mit der Leiterplattenverlegung verkn\u00fcpft.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">2.5 Rechte-Hand-Regel f\u00fcr die Richtung des magnetischen Flusses<\/h3>\n\n\n\n<p>Maxwell sagt, dass bewegte Ladung auf einer Spur Strom erzeugt. Strom erzeugt ein magnetisches Feld. Diese magnetischen Flusslinien folgen der Leiterbahn. Benutze die Rechte-Hand-Regel, um die Flussrichtung zu bestimmen. Richte deinen Daumen in die Stromrichtung. Deine gekr\u00fcmmten Finger zeigen das Magnetfeld um die Leiterbahn. Ein zeitlich ver\u00e4nderliches Magnetfeld erzeugt ein senkrechtes elektrisches Feld. Die HF-Strahlung ist die Mischung aus diesem magnetischen und elektrischen Feld. Die Felder k\u00f6nnen die Leiterplatte durch Strahlung oder durch Ableitung entlang angeschlossener Kabel verlassen.<\/p>\n\n\n\n<p>Beachten Sie, dass das Magnetfeld um eine geschlossene Schleifengrenze herum verl\u00e4uft. Auf einer Leiterplatte treibt die Quelle den HF-Strom \u00fcber eine Leiterbahn von der Quelle zur Last. Der HF-Strom muss zur Quelle zur\u00fcckkehren (Ampere'sches Gesetz). Dies ergibt eine HF-Stromschleife. Die Schleife muss nicht kreisf\u00f6rmig sein, ist aber oft spiralf\u00f6rmig. Da der R\u00fcckweg eine geschlossene Schleife bildet, entsteht ein Magnetfeld. Das magnetische Feld erzeugt ein abgestrahltes elektrisches Feld. Im Nahfeld k\u00f6nnen die magnetischen Anteile \u00fcberwiegen. Aber im Fernfeld betr\u00e4gt das Verh\u00e4ltnis E\/H (Wellenwiderstand) etwa 120\u03c0 \u03a9 oder 377 \u03a9. Dieser Wert ist nicht von der Quelle abh\u00e4ngig. Im Fernfeld kann man also eine Schleifenantenne und einen empfindlichen Empf\u00e4nger verwenden, um den magnetischen Anteil zu messen. Der empfangene Strom ist E\/(120\u03c0) in A\/m, wenn E in V\/m ist. Auch im Nahfeld kann man den elektrischen Anteil mit geeigneten Ger\u00e4ten messen.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"449\" src=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Right-Hand-Rule.webp\" alt=\"Right-Hand Rule\" class=\"wp-image-4661\" srcset=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Right-Hand-Rule.webp 800w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Right-Hand-Rule-300x168.webp 300w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Right-Hand-Rule-768x431.webp 768w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Right-Hand-Rule-18x10.webp 18w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">2.6 Bedeutung von Regelkreisen<\/h3>\n\n\n\n<p>Eine weitere einfache Sichtweise auf HF auf Leiterplatten ergibt sich aus typischen Schaltungen, die in Abbildungen dargestellt sind. Verwenden Sie die Analyse im Zeitbereich und im Frequenzbereich. Die Gesetze von Kirchhoff und Ampere besagen, dass ein geschlossener Kreislauf vorhanden sein muss, damit eine Schaltung funktioniert. Das Kirchhoffsche Spannungsgesetz besagt, dass die Summe der Spannungen in jedem geschlossenen Pfad gleich Null ist. Das Ampere'sche Gesetz besagt, dass ein Strom an einem Punkt eine magnetische Induktion erzeugt, die auf dem Strom und der Geometrie beruht.<\/p>\n\n\n\n<p>G\u00e4be es keinen geschlossenen Kreislauf, k\u00f6nnte ein Signal nicht von der Quelle zur Last auf einer \u00dcbertragungsleitung gelangen. Wenn sich ein Schalter schlie\u00dft, bildet sich der Stromkreis und es flie\u00dft ein Wechsel- oder Gleichstrom. Im Frequenzbereich ist dieser Strom HF-Energie. Es gibt keine getrennte Art von Strom im Zeit- oder Frequenzbereich. Es gibt nur einen Strom, und wir k\u00f6nnen ihn in beiden Bereichen sehen. Der HF-R\u00fcckweg muss von der Last zur Quelle vorhanden sein, sonst kann die Schaltung nicht funktionieren. Daher muss die Leiterplattenstruktur den Maxwell-, Kirchhoff- und Ampere-Regeln gehorchen.<\/p>\n\n\n\n<p>Alle diese Gesetze besagen: Damit ein Stromkreis wie erwartet funktioniert, muss ein geschlossener Kreislauf vorhanden sein. Eine Abbildung zeigt eine solche typische Schaltung. Wenn eine Leiterbahn von der Quelle zur Last f\u00fchrt, muss es einen R\u00fcckstrompfad geben. Das ist Kirchhoff und Ampere.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"449\" src=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Closed-Loop-Circuit.webp\" alt=\"Closed-Loop Circuit\" class=\"wp-image-4655\" srcset=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Closed-Loop-Circuit.webp 800w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Closed-Loop-Circuit-300x168.webp 300w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Closed-Loop-Circuit-768x431.webp 768w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Closed-Loop-Circuit-18x10.webp 18w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>Eine zweite Abbildung w\u00fcrde einen Schalter und einen Treiber E in Reihe zeigen. Wenn der Schalter geschlossen ist, funktioniert der Stromkreis. Ist er offen, funktioniert er nicht. Im Zeitbereich geht das gew\u00fcnschte Signal von der Quelle zur Last. Das Signal muss einen R\u00fcckweg haben, in der Regel durch eine 0-V-Masse-Referenz. HF-Str\u00f6me flie\u00dfen von der Quelle zur Last und kehren \u00fcber den Weg mit der geringsten Impedanz zur\u00fcck. Dies geschieht h\u00e4ufig \u00fcber eine Massebahn oder -ebene, eine Spiegelebene. Erkl\u00e4ren Sie den HF-Strom mit dem Ampere'schen Gesetz.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"533\" src=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Description-of-a-Closed-Loop-Circuit.webp\" alt=\"Description of a Closed-Loop Circuit\" class=\"wp-image-4656\" srcset=\"https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Description-of-a-Closed-Loop-Circuit.webp 800w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Description-of-a-Closed-Loop-Circuit-300x200.webp 300w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Description-of-a-Closed-Loop-Circuit-768x512.webp 768w, https:\/\/flj-pcb.com\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/Description-of-a-Closed-Loop-Circuit-18x12.webp 18w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">3. Flussminimierung (Minimierung des magnetischen Flusses)<\/h2>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">3.1 Mechanismus der Erzeugung des magnetischen Flusses<\/h3>\n\n\n\n<p>Bevor wir uns mit der Frage besch\u00e4ftigen, wie EMI in einer Leiterplatte entsteht, m\u00fcssen wir lernen, wie sich magnetische Linien auf \u00dcbertragungsleitungen bilden. Der magnetische Fluss ist eine zentrale Idee. Er entsteht, wenn Strom durch eine feste oder ver\u00e4nderliche Impedanz flie\u00dft. Impedanzen gibt es in Leiterbahnen, Bauteilanschl\u00fcssen, Durchkontaktierungen usw. Wenn ein Fluss auf der Leiterplatte vorhanden ist, gibt es laut Maxwell auch HF-Energiepfade. Diese Pfade k\u00f6nnen in den freien Raum abstrahlen oder durch Kabel ableiten.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">3.2 Das Prinzip der Flussaufhebung<\/h3>\n\n\n\n<p>Um den HF-Strom auf der Leiterplatte zu entfernen, verwenden wir \u201cFlussausl\u00f6schung\u201d oder \u201cFlussminimierung\u201d. Magnetische Linien verlaufen in einer Richtung um die Leiterbahn. Wenn wir den HF-R\u00fcckweg parallel und nahe an der Leiterbahn der Quelle verlegen, verl\u00e4uft das Feld des R\u00fcckwegs entgegengesetzt zum Feld der Quelle. Wenn Felder in entgegengesetzte Richtungen verlaufen, heben sie sich auf. Wenn der unerw\u00fcnschte Fluss zwischen Quelle und R\u00fcckleitung aufgehoben oder klein gehalten wird, gibt es keine Strahlung oder leitenden HF-Strom, au\u00dfer an sehr kleinen Leiterbahnkanten. Das Konzept der Aufhebung des Flusses ist einfach. Achten Sie beim Entwurf jedoch auf Fallen und kleine Fehler. Ein kleiner Fehler kann viele zus\u00e4tzliche Probleme verursachen, die die Fehlersuche erschweren.<\/p>\n\n\n\n<p>Die einfachste Methode zur Flussaufhebung ist die Verwendung einer Bildebene (Spiegelebene). Egal, wie gut Sie die Leitungen verlegen, elektrische und magnetische Felder werden immer vorhanden sein. Aber wenn Sie die magnetischen Linien ausl\u00f6schen, gibt es keine EMI mehr. So einfach ist das.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">3.3 Tipps zur Flussmittelminimierung beim PCB-Layout<\/h3>\n\n\n\n<p>Wie hebt man Flussmittel im PCB-Layout auf? Es gibt viele Tipps. Nicht alle heben das Flussmittel direkt auf. Einige davon sind \u00fcblich:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Verwenden Sie mehrlagige Leiterplatten mit korrekter Stapelbelegung und Impedanzkontrolle.<\/li>\n\n\n\n<li>Verlegen Sie die Taktspuren in der N\u00e4he der R\u00fcckf\u00fchrungsmasse (bei mehrlagigen Leiterplatten). Verwenden Sie bei ein- oder doppelseitigen Leiterplatten Masse- oder Schutzleiterbahnen in der N\u00e4he von Taktleitern.<\/li>\n\n\n\n<li>Erfassen Sie den magnetischen Fluss aus dem Inneren von Kunststoffgeh\u00e4usen in der 0-V-Referenz, um die Strahlung der Komponenten zu verringern.<\/li>\n\n\n\n<li>W\u00e4hlen Sie Logikbauteile sorgf\u00e4ltig aus, um das HF-Spektrum, das die Bauteile abstrahlen, zu reduzieren. Verwenden Sie nach M\u00f6glichkeit Ger\u00e4te mit niedrigeren Flankenraten.<\/li>\n\n\n\n<li>Reduzieren Sie die HF-Treiberspannung von Taktgebern (TTL\/CMOS), um den HF-Strom auf den Leiterbahnen zu verringern.<\/li>\n\n\n\n<li>Geringere Erdungsst\u00f6rspannung, die zwischen Leistungs- und Erdungsebene besteht.<\/li>\n\n\n\n<li>Wenn viele Ger\u00e4tepins gleichzeitig schalten, um eine gro\u00dfe kapazitive Last anzusteuern, muss f\u00fcr eine ausreichende Entkopplung des Bauteils gesorgt werden.<\/li>\n\n\n\n<li>Schlie\u00dfen Sie Takt- und Signalleitungen ordnungsgem\u00e4\u00df ab, um Klingeln, \u00dcber- und Unterschwingen zu vermeiden.<\/li>\n\n\n\n<li>Verwenden Sie Datenleitungsfilter und Gleichtaktdrosseln in Netzwerken, die diese ben\u00f6tigen.<\/li>\n\n\n\n<li>Bei externen E\/A-Kabeln sind Bypass-Kondensatoren korrekt zu verwenden (nicht als Entkopplung).<\/li>\n\n\n\n<li>Bei Komponenten, die viel Gleichtakt-HF-Energie abstrahlen, sollten Sie ihnen einen geerdeten K\u00fchlk\u00f6rper zur Verf\u00fcgung stellen.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">3.4 Andere Ursachen f\u00fcr EMI in PCBs<\/h3>\n\n\n\n<p>Ein Blick auf die Liste zeigt, dass der magnetische Fluss nur ein Teil der EMI auf Leiterplatten ist. Andere Ursachen sind:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Gleichtakt- und Gegentaktstr\u00f6me zwischen Schaltkreis und E\/A-Kabeln.<\/li>\n\n\n\n<li>Erdschleifen, die Magnetfeldstrukturen erzeugen.<\/li>\n\n\n\n<li>Strahlende Komponenten.<\/li>\n\n\n\n<li>Impedanz-Fehlanpassung.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Hinweis: Die meiste EMI-Strahlung stammt von Gleichtaktspannungen. Auf einer Platine oder einem Schaltkreis k\u00f6nnen diese Gleichtaktpegel in kleine Felder umgewandelt werden.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Schlussfolgerung<\/h2>\n\n\n\n<p>Um EMI auf Leiterplatten zu beseitigen, muss zun\u00e4chst der magnetische Fluss reduziert werden. Das zu sagen ist einfach, aber es zu tun ist schwieriger. HF-Energie ist unsichtbar und schwer zu finden. Indem Sie herausfinden, wo und in welche Richtung HF-Strom flie\u00dft, und indem Sie die oben genannten Tipps und die Regeln von Maxwell, Kirchhoff und Ampere anwenden, k\u00f6nnen Sie den verd\u00e4chtigen Bereich eingrenzen. Finden Sie dann die eigentliche EMI-Quelle und beseitigen Sie sie.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>In PCBs, many things can cause EMI. 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