‘Als ik over mijn eigen ervaringen vertel, merk ik dat mijn cursisten alles opzuigen’

Jack Leijssen vindt trainen vooral leuk omdat deelnemers aan zijn Signal integrity workshop de problemen uit zijn wereld herkennen. Hij wil vooral bereiken dat mensen anders gaan denken, omdat elektromagnetische verschijnselen vaak tegen de intuïtie ingaan.

Zijn wieg stond op de High Tech Campus. Althans, Jack Leijssen werd geboren op een van de boerderijen op de landerijen waar in de jaren zestig het Natlab verrees en waar zich na 2000 een omgeving voor open innovatie ontwikkelde.

Leijssen werkte zijn hele leven bij Philips, net als zijn ouders. ‘Mijn moeder maakte als meisje de PL86 televisielampen, mijn vader werkte op het Natlab. Ze hebben elkaar buiten Philips ontmoet en zijn in 1956 getrouwd. Een jaar later werd ik geboren, dus ik kan met recht zeggen dat ik uit een Philipsnest kom’, lacht hij.

Leijssen is een doorgewinterde technicus die ook werd opgeleid binnen de Nederlandse multinational. Na de lagere technische school (LTS) ging hij naar de Philips Bedrijfsschool terwijl hij op het Natlab werkte. Na zijn militaire dienst deed hij de MTS en HTS, ook weer bij Philips en volgde er een didactische opleiding. ‘Ik heb altijd om Philips heen gehangen: werkplaatsen, productieafdelingen, de meetkamer en reparaties aan elektronische apparatuur. Daarna ben ik bij de ontwikkeling op het Natlab terechtgekomen.’ Na 23 jaar Natlab koos hij in 1998 voor de elektronica-afdeling bij Philips CFT. Hij ontwierp onder meer apparatuur voor het meten van storing (jitter). Ook werkte hij anderhalf jaar vanuit Philips voor Bang & Olufsen. Dat veeleisende Deense bedrijf inspireerde hem. Hij was er onderdeel van het team dat de HDR1 ontwikkelde, een recorder voor analoge tv met een 80 Gbyte harde schijf. Trots: ‘Dat apparaat kon ik in de winkel zien staan. Als je het openschroefde kon ik de onderdelen aanwijzen waarin mijn gedachten zaten.’

Niet zo heel goedkoop

Bang & Olufsen onderscheidde zich van Philips met een totaal andere marktbenadering. Zijn baas in de hardware-ontwikkeling, Pelle Nissen, vertrouwde hem ooit toe dat het bij B&O allemaal niet zo heel goedkoop hoeft. Dat het om de kwaliteit ging. Toen Leijssen opwierp dat Bang & Olufsen zich volgens hem onderscheidde door het productontwerp, vertelde Nissen dat het verschil tussen B&O en Philips niets met design te maken had. ‘Dat denkt iedereen’, zei hij. ‘Philips maakt kostprijs-geoptimaliseerde consumentenelektronica. Sony doet dat ook. Wij bij Bang & Olufsen doen dat niet. Wij willen voldoen aan de verwachtingen van onze klanten.’ ‘Nou, zei ik, dat doen we bij Philips ook, maar die verwachtingen zijn misschien wat lager en het prijskaartje ook, ha ha.’

Leijssen kwam er al snel achter dat Bang & Olufsen niet alleen een designbeleving verkocht. ‘De Denen stelden extreme eisen aan EMC-immuniteit en -emissie. Het moest 20 dB beter dan de toenmalige strengste norm. Toen ik dat in 2003 op het EMC Competence Centre bij Philips CFT meldde, vielen ze daar lachend uit hun stoel; dat zou nooit gaan lukken. Maar ze haalden het wel. Het bijzondere is dat het ze lukte zonder professionele aansluitingen, gewoon met SCART-connectoren. Als je dan in het audiopad een signaal-ruisverhouding haalt van 100 dB, dan is dat erg knap.’

Professional Electronics

Het vak elektronica was in Leijssens belevenis altijd de lieveling van de Philips-gemeenschap. De honderd mensen tellende groep Professional Electronics bij CFT waar hij drieëntwintig jaar werkte, ontstond bijvoorbeeld tijdens de grootschalige reorganisatie Centurion onder Timmer. ‘Toen kwamen in alle productdivisies elektronici vrij. Die waren te goed om te ontslaan, dus werden ze bij CFT ondergebracht. Hoe de absolute top daarover dacht, weet ik niet, maar veel leidinggevenden moeten zich hebben gerealiseerd dat ze die kwaliteiten bij elkaar moesten houden.’

De talloze reorganisaties bij Philips liet hij laconiek over zich heen komen. ‘Ik ging uit eigen beweging van het Natlab naar het CFT, maar daarna werkte ik op wel vijf of zes verschillende afdelingen. Het is me allemaal overkomen. Plotseling werkte ik dan bij een ander bedrijfsonderdeel. Sterker nog, ik las ’s ochtends in mijn e-mail dat ik een andere baas had.’

Talloze collega’s raakten van slag door de veranderingen, maar Leijssen haalde er zijn schouders over op. ‘Zo zit ik in elkaar. Ik ben met de techniek bezig, en als ik eerlijk ben interesseert de rest mij niet zo. Ik zag de Philips-organisatie worstelen, maar ik wist dat de techniek waarmee ik bezig was wel houdbaar was. Zo voelde ik dat ook. Datgene wat ik leuk vond, bleek steeds nuttig en nodig. Dat is een constante in mijn hele leven en mijn hele Philips-carrière. Mijn warme gevoel voor Philips heeft ook nooit onder alle wisselingen en hiccups geleden. Toen ik twee jaar geleden met pensioen ben gegaan, wist ik ook dat Philips Healthcare me nog zou blijven inhuren. Ik heb het daar nog steeds prima naar mijn zin.’

Lowcost-productieproces

Bij Philips CFT ontwikkelde hij zich ook als trainer. Het begon met problemen bij de ic-designers van Philips Semiconductors in San Jose. Daar hadden ze een chip ontwikkeld die EMC-problemen gaf op printplaten bij klanten. Een oude afdelingsleider die naar Noord-Amerika was gepromoveerd kwam op het idee om Leijssen te vragen om de boel op te lossen. ‘Ik kende hem nog van een DCC-project [voor digitale cassettes] waar ik tien jaar eerder aan had gewerkt.’

Over het probleem: ‘De ontwerpers hadden een goed design geleverd, maar ze hadden er geen rekening mee gehouden dat klanten die chip in een lowcost-productieproces op goedkope printplaten wilden monteren. Ze hadden alle problemen, als het ware uit de chip geduwd, naar de periferie. Gevolg was dat die printplaat bijna niet meer te maken was. Klanten willen een referentieontwerp bij zo’n chip, zodat ze snel kunnen aantonen dat ze aan alle EMC en wettelijke eisen voldoen. Ze willen geen koppijn, ze willen een goedkoop printplaatje in een goedkoop plastic doosje. Het is gewoon een centenkwestie.’

Leijssen bedacht een oplossing op de printplaat zonder dat er een nieuw chipdesign nodig was en werd prompt gevraagd om de Philips-medewerkers in de VS op te leiden. ‘Ik zou daar tien keer per jaar voor drie weken zijn, maar dat kon ik terugbrengen tot vijf keer.’ Hij zette een EMC-cursus op en trainde mensen bij zowel Semiconductors (later NXP) als CFT (opgegaan in Philips Healthcare en ASML). Leijssens trainingen werden een vast onderdeel van Philips Centre for Technical Training en later High Tech Institute, waar zijn cursus nu bekend staat als Signal integrity of a PCB workshop.

Opzuigen

Hij zegt van trainen te genieten. ‘Ik vind het met name leuk omdat de mensen in mijn klas snappen waar ik het over heb. Ze komen uit een wereld met problemen zoals ik ze ook had. Als ik daarover vertel merk ik gewoon dat ze alles opzuigen.’

Deelnemers zijn niet alleen designers. ‘Die snappen het precies.’ Maar de training trekt een heel brede groep aan. Ook printplaat-lay-outers en systeemarchitecten nemen deel.

De printplaatontwerpers hebben vooral behoefte aan vuistregels, ziet Leijssen. ‘Die kijken toch weer anders tegen de materie aan. We hebben daarvoor speciaal een gastdocent in onze workshop die beter op hun wereld aansluit dan ikzelf. Daarbij gaat het bijvoorbeeld om de juiste componentkeuze en de keuze om ze op een of meerdere printen te zetten.’

Hij geeft graag les aan mensen die beslissingen op systeemniveau moeten nemen. ‘Bij een lage-kosten-design moet alles overzichtelijk blijven en alles bij elkaar op één print. Helaas is dan ook de ruisklasse gelijk. Als je daar een 16 bit analoog-digitaal converter op zet, dan doet hij wellicht nog tien bit omdat het onderdeel gebruik maakt van dezelfde elektromagnetische driedimensionale omgeving. Dan kan het goedkoper met een 10 bit ADC. Een 16 bit uitkomst wil immers niet zeggen dat je die kwaliteit ook krijgt. 16 bit betekent een 96 dB signaal-ruisverhouding. Dat krijg je niet cadeau, daar moet je moeite voor doen. Daar moet je voor partitioneren.’

Frequentiespectrum

De signaaloverdracht op printplaten is fors veranderd onder invloed van de CMOS-technologie voor chips. ‘CMOS-devices werden steeds sneller, waardoor de flanken van de signalen die over een printspoor lopen steeds steiler werden. Het frequentiespectrum dat nodig is voor zo’n flank werd ook steeds breder. Je praat over gigahertzen.’

In die wereld ‘ziet’ een signaal een printspoor niet langer als een condensator die moet worden opgeladen. ‘Je hebt nu te maken met transmissielijnen, waarover signalen als treintjes lopen. Die signalen hebben een flank die zich over het printspoor verplaatst. De return current zit onder de flank. Het signaal ‘ziet’ niet de hele capaciteit van het printspoor, maar slechts een klein stukje, ongeveer de lengte van de flank. Je kunt meerdere flanken in een printspoor hebben. Op een transmissielijn is dat allemaal onderweg, op reis. Het is een van de dingen die ik in mijn workshop behandel. Je kunt het vergelijken met optische signalen, maar dan met ongeveer de helft van de lichtsnelheid.’

Met zijn trainingen wil Leijssen bereiken dat mensen anders gaan denken. ‘Best engineering practices, dat zijn allemaal van die dingen waar je in mijn wereld niks mee kunt’, stelt hij. ‘Veel elektromagnetische verschijnselen zijn namelijk tegengesteld aan wat je intuïtie je ingeeft. Mensen denken dat ze condensatoren aan het opladen zijn, maar in feite komt zo’n reizend signaal op een printspoor verschillende obstakels tegen. Hier een capaciteit, even later een andere capaciteit. Ook ervaart het signaal een beetje zelfinductie. Een capaciteitsmeter meet wellicht een capaciteit van 100 picofarad op een printspoor, maar een signaal ziet dat zo niet. Het signaal ziet gedistribueerde capaciteit en gedistribueerde zelfinductie. Je mobiele telefoon, alle geheugens, het werkt inmiddels allemaal met transmissielijnen.’