Martina Kreutz
Alles umgesetzt, was in der Vergangenheit half.
Zukaufteile nur mit CE-Zeichen verwendet.
Und trotzdem wieder durchgefallen!?
Immer wieder höre ich dann die Frage:
„Das hat doch beim letzten Mal funktioniert. Warum hilft es jetzt nicht?“
Diese frustrierende Frage kennen viele Entwickler. Sie verwenden Zukaufteile mit CE-Zeichen und vermeintlich bewährte Lösungen. Trotzdem fallen sie bei den EMV-Tests durch – immer wieder.
Das Problem liegt nicht an mangelnder Sorgfalt.
Es liegt an der exponentiell wachsenden Komplexität der EMV.
Bereits bei 9 Bauteilen gibt es über 100 Einflussparameter – zumeist unsichtbarer Natur.
Komponenten beeinflussen sich gegenseitig. Dadurch entstehen völlig neue Eigenschaften.
Es braucht ein Verständnis für die systemischen Zusammenhänge.
EMV-Probleme sind kein Zufall. Sie sind die Folge der Komplexität der EMV.
Und das gilt auch für vermeintlich übersichtliche Schaltungen.
Nach bald 30 Jahren EMV-Erfahrung und über 100 Projekten weiß ich:
Die durchschnittlich über 70 % nicht bestandener Erst-Tests sind kein Naturgesetz.
Sie ist die Folge veralteter Herangehensweisen und Überzeugungen.
EMV-Komplexität frühzeitig, systematisch angehen.
Das verwandelt unlösbar erscheinende Probleme in beherrschbare Aufgaben.
Es spart Zeit, Nerven und erhebliche Kosten.
Spoiler:
Einfache Skizzen zu Beginn der Entwicklung sind ein entscheidender Schlüssel zum Erfolg.
Inhalt dieses Beitrages:
- Unterschied zwischen „kompliziert“ und „komplex“
- Wichtige Fachbegriffe kurz erklärt
- Warum ist der Unterschied zwischen komplex und kompliziert so wichtig?
- EMV-Komplexität wächst exponentiell
- Kennen Sie die Risiken Ihrer Schnittstellen?
- EMV-Probleme als „natürliche“ Folge der Komplexität
- Welche Voraussetzungen braucht eine erfolgreiche EMV-Entwicklung?
- EMV-Probleme haben individuelle Ursachen
- Wie vorgehen?
- Mein Extra-Tipp für Entwickler
- Raus aus dem Hamsterrad
Der entscheidende Unterschied zwischen „kompliziert“ und „komplex“
Dies ist wissenschaftlich sehr gut untersucht.
Hier eine kurze Zusammenfassung:
Was sind komplizierte Systeme?
Sie bestehen aus vielen Komponenten, die im Grunde verstanden und unabhängig voneinander analysiert werden können.
Ihre Interaktionen sind klar definiert.
Sie sind meist linear und erlauben eine vollständige Zerlegung und Kontrolle.
Zumindest in der Theorie (Anm. der Autorin).
Wo liegt der Unterschied zu komplexen Systemen?
Komplexe Systeme entstehen, wenn viele Komponenten über Schnittstellen, Datenbusse, Funknetze oder Protokolle miteinander interagieren.
Die Folgen:
- Anzahl und Heterogenität der Komponenten steigt
- Es entstehen nicht-lineare Wechselwirkungen und Rückkopplungen
d.h. Komponenten beeinflussen sich gegenseitig und erzeugen neue Systemzustände - Kleine Änderungen können ein System komplett kippen.
- Führt man 2 Komponenten zusammen, können Effekte entstehen, die keine der Komponenten für sich alleine hatte.
Man spricht dann von Emergenz (siehe nächster Abschnitt: wichtige Begriffe).
In der EMV ist dies sogar die Regel. Der Grund, warum auf CE-Zeichen von Zukaufteilen kein Verlass ist.
Unterschiedliche Schweregrade von EMV-Problemen erkennen
Grafik angelehnt an das Cynefin-Framework nach Mary E. Boone und Dave Snowden
Beispiele aus dem Alltag:
Kompliziert:
Hochwertiges, mechanisches Uhrwerk: Viele Zahnräder – aufwendig, aber am Ende vollständig versteh- und reparierbar.
Komplex:
Verkehrssystem einer Großstadt: Jeder Eingriff hat teils unerwartete Folgen.
Wichtige Fachbegriffe kurz erklärt
Emergenz:
Das Gesamtsystem zeigt Eigenschaften, die einzelne Elemente nicht besitzen
Nicht-lineares Verhalten:
Auf Bauteilebene:
Jeder Elektrotechniker kennt bspw. die nicht-lineare Kennlinie einer Diode.
Im System:
Wenn kleine Änderungen an einer Stelle große, unerwartete Auswirkungen anderswo im System haben.
Beispiel eines nicht-linearen Verhaltens
An einer Baugruppe, die stört, wird ein Filter eingefügt.
Dieses enthält einen Ferrit im Längszweig und einen (oder mehrere) Kondensator(en) im Querzweig.
Die Idee dahinter: Der Ferrit erhöht die Impedanz nach außen. Die Störungen werden über den Kondensator zur Quelle zurückgeführt. Soweit die Theorie.
Die erhöhte Impedanz führt jedoch nur dazu, dass die Impedanz an genau dieser Stelle steigt.
Das sagt jedoch nichts darüber aus, wo der Strom anschließend fließt.
Unsichtbare Strompfade erkennen
Der Kondensator ist niemals die einzige Alternative für den Strom. Es gibt immer mehrere Pfade – meist parasitäre.
D.h. es gibt immer Strompfade, die in keinem Stromlaufplan zu finden sind.
Der HF-Strom wird sich streng nach Ohm’schen und Kirchhoff’schen Gesetzen aufteilen. Und das für jede Frequenz in unterschiedlichem Maße.
Das bedeutet, dass Teile des Stroms einen neuen Pfad nehmen. Und verursachen dort oft mehr Probleme als zuvor.
Impedanz und Phase eines Filters
Eigentlich sollte die Impedanzkurve möglichst flach sein,
die Phase nicht springen.
Dieses Filter kostet viel Geld, wirkt aber nicht!
Bereitet mehr Probleme, als es beseitigt.
Warum ist der Unterschied zwischen komplex und kompliziert für die EMV so wichtig?
Was ist gemeint, wenn wir von Wechselwirkungen sprechen?
Komponenten beeinflussen sich gegenseitig und erzeugen neue Systemzustände, die einzeln nicht mehr vollständig beschrieben werden können.
Welche Konsequenzen hat das in der Praxis
- Jede Änderung an einer Schnittstelle verändert das Gesamtsystem.
Schnittstelle meint hier jede Stelle, wo ein Teilsystem mit einem anderen interagiert. Ob gewollt oder ungewollt (z.B. durch Verkopplungen). - Problem Copy & Paste
Die Übernahme „erfolgreicher Teile“ aus vergangenen Projekten funktioniert in der Regel nicht.
Der damalige Erfolg ist zwingend mit den Randparametern des alten Systems verknüpft.
Die Folge ist oft die Frage vom Anfang:
„Warum funktioniert das nicht? Hat doch beim letzten Mal auch funktioniert!“
– Die Randparameter sind andere. - Zu starkes Vereinfachen führt dazu, dass das Modell (die Vorstellung) nichts mehr mit der Ist-Situation zu tun hat.
Alle Überlegungen führen in die Sackgasse.
Das passiert bspw. unausweichlich, wenn man versucht EMV mit Gleichstrom-Wissen zu erklären.
Deshalb gibt es im Cynefin-Modell auch keinen Pfad vom chaotischen zum komplexen Feld.
Unterschiedliche Ausgangspunkte – unterschiedliche Herangehensweisen
Die Komplexität wächst exponentiell!
EMV erfolgreich zu entwickeln, setzt voraus, die komplexen Wechselwirkungen zu verstehen.
Diese hängen sehr stark von individuellen Produktdetails ab. Die Grundlagen sind meist dieselben.
Das fängt schon bei scheinbar einfachen Bauteilen wie Widerstand, Spule und Kondensator an.
Die Herausforderung liegt aber in der Übertragung auf die Spezifika Ihrer Produkte.
Eine der größten Probleme der EMV ist der enorme Umfang der Wechselwirkungen und Abhängigkeiten.
2 Bauelemente haben 2 Wechselwirkungen. A beeinflusst B, während umgekehrt auch A von B beeinflusst wird.
Kommt ein weiteres Element hinzu sind es 6 Wechselwirkungen, …
… bei 4 Elementen bereits 12 Wechselwirkungen.
Bei nur 10 Elementen sind es bereits 90 theoretisch mögliche Einflussmöglichkeiten.
Und das sind nicht 10 reale Bauteile, wie wir gleich sehen werden.
Erschwerend kommt hinzu, dass sich die Einflüsse über die Frequenz häufig ändern.
Wie im Bild des nicht-linearen Impedanzverlaufs (oben) gut zu sehen ist.
Mehr Wechselwirkungen = mehr EMV-Probleme
Mit steigender Frequenz verhält sich ein Kondensator nicht mehr als ideale Kapazität. Er wird zunehmend induktiv. Der Kondensator wirkt plötzlich wie eine Spule
Die Folge: Ein Kondensator muss mit mindestens 3 Elementen beschrieben werden. Bei einer Spule verhält es sich ähnlich, diese wird bei hohen Frequenzen kapazitiv (wirkt wie ein Kondensator).
Und hier ist lange nicht Schluss.
Eine Leitung ist kein Kurzschluss. Halbleiter haben ein über die Frequenz stark nicht-lineares Verhalten, etc.
Die wechselseitigen Beeinflussungen nehmen exponentiell zu und schon bei relativ einfacher Schaltung enorme Umfänge an.
Nur 3 Bauelemente reichen für eine ordentliche Komplexität
Für mehr als 100 Einflussmöglichkeiten braucht es nur 3 einfache, reale Bauelemente plus deren Verbindungen, wie beispielsweise Leiterbahnen oder Kabel.
Nicht alle werden die EMV signifikant beeinflussen.
Es ist jedoch wichtig, zu wissen, welche relevant sind. Welche die EMV-Suppe bis zur Ungenießbarkeit versalzen.
Kennen Sie die Risiken Ihrer Schnittstellen?
Machen Sie nicht den Fehler, Ihr Produkt isoliert zu betrachten.
Es interagiert immer mit der Umgebung und wird von dieser beeinflusst.
Zu wissen, was jenseits Ihrer Produktschnittstellen auf Sie wartet, ist für die EMV essenziell.
Ändert sich dort etwas, verändert sich auch der Einfluss auf Ihre EMV. Wer sich im Vorfeld Gedanken darüber macht, kann den Einfluss reduzieren.
Warum Zukaufteile häufig die Ursache für EMV Probleme sind?
Kennen Sie die HF-Eigenschaften an den Schnittstellen?
Wenn Sie keine bösen Überraschungen erleben wollen, sollten Sie sich diese ansehen – idealerweise, bevor Sie sich für den Einsatz der Teile entscheiden.
Das ist mit vergleichsweise geringem Aufwand möglich.
Ein CE-Zeichen hilft nicht!
Schnittstellen von Zukaufteilen sehen in den EMV-Tests fast ausnahmslos rein ohmsche Abschlüsse.
Ausführlich habe ich es im Beitrag Die Krux mit dem CE-Zeichen beschrieben.
Auch warum das formal seine Richtigkeit hat.
Deshalb: Verlassen Sie sich nie auf ein CE-Zeichen!
Zwischenmenschlichen Schnittstellen im Entwicklungsprozess
Viele haben Einfluss auf die EMV und wissen es gar nicht.
Manche Firmen beziehen zumindest noch das Layout (PCB und/oder Verkabelung) mit ein.
Aber dass auch die Mechanik, die Software und viele andere – ja sogar der Einkauf – Einfluss auf die EMV haben, ist den wenigsten bewusst.
Woher auch? Es hat ihnen meist nie jemand erklärt.
Selbst wenn ein eigener EMV-Experte vorhanden ist, wird dieser die EMV nicht retten.
Zumindest nicht, wenn er allein gelassen wird.
Warum EMV-Probleme eine „natürliche“ Folge der Komplexität sind
Spätestens hier überblickt der Laie die Zusammenhänge nicht mehr.
Da ist nicht überraschend: 70 % aller Ersttests gehen schief.
Dies erbrachte eine Umfrage bei akkreditierten EMV-Laboren, mit denen ich zusammenarbeite.
Würden Sie in anderen Entwicklungsbereichen ein solches Risiko akzeptieren? Sicher nicht.
Müssen Sie auch bei der EMV nicht.
Wie kann man EMV bewusst entwickeln?
EMV kann man entwickeln wie Mechanik, Software oder anderes.
Entscheidend ist, früh zu beginnen.
Aber ohne langjähriges EMV-Knowhow geht es meist nicht.
Dass die EMV vielen mystisch erscheint, ist fast die logische Konsequenz.
Trotzdem: EMV ist nur Physik.
Welche Voraussetzungen braucht eine erfolgreiche EMV-Entwicklung?
- Komplexe Herausforderungen erfordern EMV-Expertise.
- Ziel ist es, mit Modellen aus dem komplexen Problem ein „nur noch“ kompliziertes zu machen.
Simulationen helfen hier genauso langjährige Erfahrung. - Zwingend erforderlich ist zudem eine interdisziplinäre Zusammenarbeit.
Der EMV-Experte kann es nicht alleine richten. Degradieren Sie ihn nicht zum Feuerwehrmann. - Kleine Änderungen an einer Stelle können große, unerwartete Auswirkungen an anderer Stelle im System haben.
Deshalb ist für die EMV ein ausgeprägtes Systemverständnis erforderlich. - Achtung: zu viel Vereinfachung führt in die Sackgasse!
Auch hier gilt: Es gibt keine einfachen Antworten auf komplexe Probleme.
Das 5. Feld der Komplexität
In der EMV gibt es scheinbar unendlich viele Fragen.
Viele kennen oft aber weder Antworten – noch Wege, diese zu finden.
Sie befinden sich dann im 5. Feld, das ich Konfusion nenne.
(im engl. Original: disorder)
Die Folge: Spekulation über die Ursachen und wildes Trial & Error.
Ich nenne es deshalb Trial & Horror
EMV aus diesem 5. Feld heraus führt unausweichlich zu
massiven Problemen,
immensen Budgetüberschreitungen,
und verspätetem Marktzugang.
Wo stehen Sie aktuell?
im 5. Feld?
Stecken Sie mit Ihrem Projekt in der Trial & Horror Phase?
Dann sollten wir reden.
Ich kenne diese Situation von vielen meiner Kunden.
Gemeinsam schauen wir, wie der für Sie passende Weg aussehen kann.
EMV ist zu komplex für allgemeingültige Antworten
Es spielen viele, sehr individuelle Parameter rein.
Es ist wie in der Politik: Einfache Antworten funktionieren nicht!
EMV-Probleme haben individuelle Ursachen
Bei der EMV werden sehr häufig ähnliche Fehler gemacht.
Lösungen nach dem Muster, wenn A, dann mach B? Wäre schön. Funktioniert aber nicht. Weil auch C, D, E und mehr hineinspielt.
Konkret: EMV ist mehr als Schaltungs-Design.
Layout, Mechanik, Software, Schnittstellen, die Umgebung und einiges mehr spielen hinein.
Das Ziel: Zusammenhänge verstehen und übertragen.
Und die sich ändernden Wechselwirkungen dabei immer im Blick behalten.
Zum Zeitpunkt von EMV-Messungen nach Norm sind mehr als 80 % aller EMV-Stellschrauben wie in Beton gegossen!
Ohne aufwändige Überarbeitung geht dann meist nichts mehr.
Zusammenhänge nicht verstanden? Dann scheitert die EMV immer.
Deshalb muss die EMV ab Projektstart mitgedacht und entwickelt werden.
Wichtig: Das Gesamtsystem im Blick halten
EMV hört nicht an den Grenzen Ihres Produktes auf.
Neben den Eigenschaften Ihrer Produkte hängt die EMV-Qualität auch von Parametern außerhalb der Produkte ab.
Diese oft hohe Varianz zu erfassen, stellt eine besondere Herausforderung dar – ist aber machbar.
Und wie nun weiter vorgehen?
Nicht jedes Bauteil, jede Komponente interagiert mit jedem anderen in gleichem Maße.
Bei manchen ist der Einfluss deutlich, andere „interessieren“ sich nicht wesentlich füreinander.
Es geht darum, die Stellen hoher Wechselwirkung zu identifizieren.
Filterelemente nach Bauchgefühl zu platzieren, ist nicht zielführend, kostet unnötig Geld und ist oft kontraproduktiv.
EMV entwickeln heißt Komplexität gezielt reduzieren
Wird eine Schaltung erst auf EMV untersucht, wenn sie quasi fertig ist, ist die Komplexität nicht mehr zu überblicken.
Ein solches Vorgehen schafft Fakten, die einfache Lösungen gänzlich verhindern. Oft ist dann eine Lösung unmöglich.
Ein EMV-gerechtes Design muss bereits ab Projektstart das Ziel sein.
Bis zum Start der Schaltungsentwicklung zu warten, birgt erhebliche Gefahren.
Dass sich EMV nicht „hinein testen“ lässt, sollte sich mittlerweile herumgesprochen haben.
Der erste Schritt:
Eine EMV-Risiko-Analyse ist essenziell, um EMV-Probleme zu vermeiden!
Im Rahmen der CE-Kennzeichnung ist sie übrigens Pflicht.
Sie darf nicht verwechselt werden mit der Risiko-Analyse gemäß Maschinen-Verordnung (früher Maschinen-Richtlinie).
Die neuesten Ansätze in den Normungsgremien erweitern die Risiko-Analyse explizit auch auf die Einsatzumgebung.
Ihr Fahrplan gegen EMV-Horror
- EMV-Risikoanalyse ab der Konzeptphase – iterativ überprüft
- Interdisziplinärer Austausch ab Projektstart
- Prüfstrategie früh planen – insbesondere die entwicklungsbegleitende (das geht auch ohne EMV-Kabine)
Die Folge: Deutlich weniger EMV-bedingte Rekursionen.
Zeit für eine ehrliche Kostenbetrachtung
Schon erlebt? Sie sind auf der Zielgeraden der Entwicklung und dann verhagelt die EMV Budget und Termine.
Bei ehrlicher Betrachtung aller indirekter Kosten (zusätzliche Stunden der Techniker und Ingenieure, zusätzliche Prototypen, zusätzliche Messungen auch außerhalb der EMV – schließlich wurde die Hardware geändert, etc.) kommen häufig und schnell 6-stellige Beträge zusammen.
Ein verzögerter Marktzugang oder die Verschiebung von Folgeprojekten sind da noch gar nicht eingepreist.
Früh über EMV nachzudenken, zahlt sich in vielfacher Form aus.
Mein Extra-Tipp für Entwickler:
Wir alle nehmen unsere Umgebung in Bildern wahr.
Das aber sehr unterschiedlich.
Deshalb bringt der Mensch immer eine zusätzliche komplexe Komponente ein (auch bei vermeintlich einfachen Problemen).
Machen Sie die Komplexität sichtbar.
Ich habe schon früh angefangen, alle EMV-Probleme zunächst mittels einer Skizze für mich greifbar(er) zu machen.
Ich empfehle dies allen, die die EMV verstehen wollen.
Arbeiten Sie stets mit Skizzen, in die Sie alle wesentlichen parasitären Strompfade einzeichnen.
Skizzieren Sie, diskutieren Sie es mit Kollegen, denken Sie in Zusammenhängen.
Das ist der erste Schritt, um aus einem komplexen Problem ein lösbares zu machen.
Raus aus dem Hamsterrad
Sie möchten endlich Ihre EMV-Probleme vom Tisch bekommen?
Sie möchten Risiken und Rekursionsschleifen reduzieren?
Ihre Entwickler haben Wichtigeres zu tun,
als zum Projektende einen großen Teil ihrer Zeit für EMV aufzuwenden?
Termine im Plan – EMV-Kosten reduziert
Problemlösungen, die auch beim nächsten Mal funktionieren
EMV-Tests auf Anhieb bestehen!
Autorin: Martina Kreutz
Ich bin Dipl.-Ing. (FH) der Elektrotechnik, Gründerin der KREUTZ EMV GmbH, zertifizierte Projektleiterin (GPM) und Sprecherin auf verschiedenen Fachkonferenzen.
Seit 1996 brenne ich für die EMV. In über 100 Projekten habe ich die EMV ins Ziel gebracht.
Als Consultant löse ich heute die EMV-Probleme meiner Kunden und zeige ihnen, wie sie diese in Zukunft vermeiden können.
Neben der Lösung ist mir wichtig, auch die Ursachen aufzuzeigen. Nur wer die Ursachen und Zusammenhänge kennt, kann EMV-Probleme in Zukunft vermeiden.
Mein Ansatz: EMV ist Teamarbeit. Viele Beteiligte sind sich ihres Einflusses nicht bewusst.
Wenn man sie ins Boot holt und mit der EMV am Anfang des Projektes beginnt, werden die EMV-Tests meist auf Anhieb bestanden.
Hierfür habe ich einen eigenen Prozess entwickelt, der sich leicht in die Entwicklungsprozesse der Firmen integrieren lässt.
Quellen:
Wikipedia: Das Cynefin-Framework abgerufen am 05.08.2025
Herbert Saurugg: Komplexität und komplexe Systeme ab. 4. Absatz; abgerufen am 05.08.2025
CognitiveEdge: The Cynefin Framework (YouTube-Video) abgerufen am 05.08.2025
Harald Lesch: Komplex oder kompliziert – was macht den Unterschied abgerufen am 05.08.2025