Consejos para Disminuir el Ruido Electrico – 1° Parte

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Cuando diseñamos un PCB que posee simultáneamente cualquiera de las siguientes etapas: de potencia, analógica, digital, de señales de alta velocidad o todas combinadas, el ruido eléctrico se convierte en un gran problema ya que afecta el correcto funcionamiento de nuestro circuito. para disminuir su influencia existen una serie de recomendaciones probadas y avaladas que nos ayudan a mejorar el EMC de nuestro diseño.

EMC significa compatibilidad electromagnética, es la rama de la tecnología electrónica y de telecomunicaciones que estudia los mecanismos para eliminar, disminuir y prevenir los efectos de acoplamiento entre un equipo eléctrico o electrónico y su entorno electromagnético, aún desde su diseño, basándose en normas y regulaciones asegurando la confiabilidad y seguridad de todos los tipos de sistemas en el lugar donde sean instalados y bajo un ambiente electromagnético específico. (Wikipedia)

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Voltimetro Vectorial

Un Voltimetro Vectorial es empleado generalmente con señales de alta frecuencia, la característica distintiva del mismo es que ademas de indicar la magnitud de una señal nos da información sobre su fase.

Como vimos en la medición de Parámetros S para poder calcular cada uno de los cuatro parámetros necesitábamos medir las magnitudes y diferencia de fase entre dos señales, en ese caso necesitábamos realizar la medición con el voltimetro vectorial.

La señal de referencia para la medición de fase es la que ingresa por el canal A. Un circuito de control automático de fase (APC) sintoniza y engancha en fase al instrumento a la señal del canal A. El rango de frecuencia del APC es seccionado por medio de un control en el panel frontal. El APC sintoniza entonces el instrumento automáticamente y mantiene la sintonia aún cuando la frecuencia de entrada fluctúa moderamente.

Diagrama de un Voltimetro Vectorial

Diagrama en bloques elemental de un Voltimetro Vectorial que utiliza un circuito de enganche de fase automático (APC) para sintonia y enganche de fase del instrumento al canal A. El APC ajusta la frecuencia del oscilador  local controlado por tensión (VCO) que gatilla los muestreadores mezcladores de las sondas. Las señales de RF son reconstruidas a partir de las muestras de FI de 20kHz, donde se mide la amplitud y la fase.

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Medicion de Parametros S

Ya sabemos que son los Parámetros S, ahora la cuestión pasa en como medirlos. Un diagrama en bloques típico instrumentado (Analizador de Redes) para medir los parámetros S se indica en la siguiente figura.

Montaje para la medicion de parametros S

Fig 1. Diagrama en bloques de un típico sistema de medición de los parametros S, montaje en direccion directa

El procedimiento básico para medir S11 y S22 es el de medir con un voltimetro vectorial la relación de amplitudes y fase entre las tensiones incidentes y reflejadas con la sonda B en la posición B1; S11 es medida con el montaje (JIG) en la dirección directa y S22 con el montaje invertido. S12 y S21, las señales de transferencia, se miden con la sonda B en la posición B2 obteniendo S21 con el montaje invertido.

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Parametros Scattering “S”

Introducción a los Parámetros S

Analizador de Redes usado para medir parametros S

Un importante avance en el diseño y análisis de los circuitos con transistores es el de representar el dispositivo con un circuito equivalente apropiado. Para el análisis de señales pequeñas de CA es una practica común el de considerar al transistor como una “caja negra” de 4 terminales con las tensiones y corrientes en los terminales de entrada y salida relacionados por un conjunto de 4 parámetros. EL conjunto más útil de tales parámetros hasta la década del 60 han sido los parámetros “h”, “y” y “z” que son los que normalmente encontramos en cualquier libro.

Hay 4 parámetros para cada una de las 3 posibles configuraciones (emisor, base o colector común) ídem para los transistores de efecto de campo, lo que hacen un total de 36 parámetros. Algunos de estos parámetros para un tipo de transistor dado son normalmente especificados por el fabricante, dependiendo de las intenciones de las aplicaciones.

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Como elegir un capacitor de Bypass

capacitor de bypass

OA en configuracion No Inversora con capacitor de bypass

Los capacitores de bypass pueden encontrarse en cualquier equipo electronico, la mayoria conoce que sistemas, circuitos y integrados necesitan ser “bypassed”. El método para elegir un capacitor tipicamente se basa en tradición en lugar de optimizar el circuito particular. La Nota de Aplicacion 1325 de Intersil discute los aspectos de diseño a tener en cuenta, desde la selección del capa pasando por el tipo de dieléctrico hasta en encapsulado correcto.

Explica muy bien como identificar la función primaria y el ambiente del capacitor de bypass. Por ej, los circuitos que tienen grandes picos de corriente llevan un capa distinto que aquel que opera a altas frecuencias. Se discute la conveniencia de colocar varios capacitores así como la importancia del layout de la placa

¿Que es un Capacitor de Bypass?

Los diseños de circuitos generalmente parten de la premisa de que contamos con una fuente de alimentación ideal, pero esto nunca es así. La siguiente figura muestra una captura de osciloscopio de una fuente DC

Como puede verse, existe mucho ruido de alta frecuencia que desplaza el nivel de continua (aprox 10mVpp). A la vez, de manera mucho más pronunciada tenemos picos regulares de 50mV en exceso.

Estas perturbaciones se acoplan directamente en nuestro circuito y llegan hacia la salida dependiendo del PSRR (power supply rejection ratio). La primera linea de defensa contra las perturbaciones indeseadas en la alimentación es el capacitor de bypass, este capacitor nos sirve para eliminar las variaciones en el nivel de tensión de la alimentación y también sirve para que las componentes de alta frecuencia sean derivadas a tierra ya que provee un camino de baja impedancia.