Desarrollo experimental para la evaluación de interferencias electromagnéticas en el laboratorio

Proyecto Final de Carrera 1 PROYECTO FINAL DE CARRERA Desarrollo experimental para la evaluación de interferencias electromagnéticas en el laboratorio ( Developing a set of experiments for the assessment of electromagnetic interference in the electronics laboratory ) Estudios: Máster en Electrónica Autor: Javier Jiménez Pérez Director/a: Ferran Silva Martínez Año: 2014 Proyecto Final de Carrera 2 Proyecto Final de Carrera 3 Índice general Índice general .......................................................................................................................... 3 Agradecimientos ..................................................................................................................... 6 Resum del Projecte ................................................................................................................ 7 Resumen del Proyecto .......................................................................................................... 8 Abstract ...................................................................................................................................... 9 1. Introducción ................................................................................................................... 10 Contexto del proyecto ............................................................................................................ 11 Emisiones conducidas .................................................................................................... 13 EMI por acoplamiento capacitivo .................................................................................. 15 EMI por acoplamiento inductivo .................................................................................... 17 Mediciones ........................................................................................................................ 20 Objetivos ................................................................................................................................. 22 Estructura de la memoria ....................................................................................................... 22 2. Segundo capítulo ................................................................................................................ 23 2.1 Interferencias resistivas .................................................................................................... 23 Introducción ....................................................................................................................... 23 Contenido .......................................................................................................................... 24 2.2 Acoplamientos capacitivos ............................................................................................... 39 Introducción ....................................................................................................................... 39 Diseño de la PCB...................................................................................................................... 40 Resultados y medidas ............................................................................................................. 43 Contenido ........................................................................................................................... 47 Casos de estudio ..................................................................................................................... 47 Conclusiones............................................................................................................................ 52 2.3 Conmutación de elementos inductivos ............................................................................ 53 Introducción ....................................................................................................................... 53 Contenido ........................................................................................................................... 54 Diseño de la PCB...................................................................................................................... 54 Resultados y medidas ............................................................................................................. 57 Conclusiones............................................................................................................................ 61 2.4 Filtros e interferencias conducidas ................................................................................... 62 Introducción ................................ Contenido ................................ Diseño de la PCB ................................ Resultados y medidas ................................ Casos de estudio ................................ Conclusiones ................................ 3. Conclusiones ................................ Apéndice ................................ Referencias ................................ Bibliografía ................................ Proyecto Final de Carrera ................................ ................................ ................................ ................................ ................................................................ ........................... ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................................................ ............................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................................................ ................................ ................................ ................................................................ .............................. ................................ ................................................................ .............................. Proyecto Final de Carrera 4 ................................ ....................... 62 ........................... 62 ................................ ...................... 64 ................................ ............. 68 ................................ ..................... 71 ............................ 78 ................................ .................. 79 ................................ ... 80 .............................. 82 .............................. 82 Proyecto Final de Carrera Proyecto Final de Carrera 5 Agra decimientos En primer lugar q uiero agradecer para realizar el proyecto y aprender de él, también ofreciera la oportunidad de trabajar como becario en el grupo de compatibilidad electromagnética. Darles las gracias a los compañeros de laboratorio y en especial a Alfonso, quien siempre ha estado muy atento y me ha ayudado necesitado. En segundo lugar quisiera agradecer a mis padres su esfuerzo por darme una educación y la comprensión y el apoyo que siempre he recibido de ellos. Sin vosotros no hubiera sido posible. A mis compañeros y amigos que han hecho que e amenos y divertidos y siempre han estado ahí para echarme una mano. Proyecto Final de Carrera decimientos uiero agradecer a Ferran Silva, la oportunidad que me ha ofrecido para realizar el proyecto y aprender de él, también quisiera agradecerle el que me ofreciera la oportunidad de trabajar como becario en el grupo de compatibilidad electromagnética. Darles las gracias a los compañeros de laboratorio y en especial a Alfonso, quien siempre ha estado muy atento y me ha ayudado En segundo lugar quisiera agradecer a mis padres su esfuerzo por darme una educación y la comprensión y el apoyo que siempre he recibido de ellos. Sin vosotros A mis compañeros y amigos que han hecho que e stos años de carrera fueran más amenos y divertidos y siempre han estado ahí para echarme una mano. ”Don’t stop , keep going.” Frank Zappa Proyecto Final de Carrera 6 a Ferran Silva, la oportunidad que me ha ofrecido quisiera agradecerle el que me ofreciera la oportunidad de trabajar como becario en el grupo de compatibilidad electromagnética. Darles las gracias a los compañeros de laboratorio y en especial a Alfonso, quien siempre ha estado muy atento y me ha ayudado cuando lo he En segundo lugar quisiera agradecer a mis padres su esfuerzo por darme una educación y la comprensión y el apoyo que siempre he recibido de ellos. Sin vosotros stos años de carrera fueran más amenos y divertidos y siempre han estado ahí para echarme una mano. , keep going.” Frank Zappa Proyecto Final de Carrera 7 Resum del Projecte En el projecte es tracten diferents aspectes bàsics a tenir en compte a l’hora de dissenyar hardware per minimitzar els problemes relacionats amb les interferències electromagnètiques. Per aquest motiu s’utilitzaran diferents coneixements adquirits a Compatibilitat Electromagnètica (EMC) amb la finalitat de resoldre les diferents tipus de problemàtiques que sorgeixen en el disseny de layaouts ja siguin interferències del tipus resistiu, commutació de càrregues inductives, l’acoblament capacitiu, les interferències conduïdes o les radiades. Per a l’estudi d’aquestes problemàtiques es va decidir fer unes pràctiques de Compatibilitat Electromagnètica aportant idees al disseny per a que els alumnes que realitzin les pràctiques puguin entendre i aprendre aquests conceptes i sàpiguen realitzar bons dissenys. Resumen del Proyecto El proyect o trata de enseñar los aspectos básicos a tener en cuenta a la hora de diseñar hardware para minimizar los problemas relacionados con las interferencias electromagnéticas . Para ello se emplearán los conocimientos adquiridos en Compatibilidad Electromagnética ( problemáticas que surgen en el diseño de resistivas, la conmutación de cargas inductivas, el acoplamiento capacitivo, las interferencias conducidas y las Para estudiar estas problemáticas se decidió hacer Compatibilidad Elect romagnética aportando alumnos que realicen las prácticas puedan entender y aprender estos co sepan realizar buenos diseños. Proyecto Final de Carrera Resumen del Proyecto o trata de enseñar los aspectos básicos a tener en cuenta a la hora de minimizar los problemas relacionados con las interferencias . Para ello se emplearán los conocimientos adquiridos en Electromagnética ( EMC) con el fin de resolver diferentes tipos de problemáticas que surgen en el diseño de layaouts ya sean las interferencias resistivas, la conmutación de cargas inductivas, el acoplamiento capacitivo, las interferencias conducidas y las interferencias radiadas. Para estudiar estas problemáticas se decidió hacer unas prácticas de laboratorio romagnética aportando ideas sobre el diseño para que los alumnos que realicen las prácticas puedan entender y aprender estos co sepan realizar buenos diseños. Proyecto Final de Carrera 8 o trata de enseñar los aspectos básicos a tener en cuenta a la hora de minimizar los problemas relacionados con las interferencias . Para ello se emplearán los conocimientos adquiridos en con el fin de resolver diferentes tipos de ya sean las interferencias resistivas, la conmutación de cargas inductivas, el acoplamiento capacitivo, las de laboratorio de ideas sobre el diseño para que los alumnos que realicen las prácticas puedan entender y aprender estos co nceptos y Abstract The project tries to teach the basic aspects to bear in mind at the moment of designing hardware to minimize the problems related to electromagnetic interference For it the knowledge acquired in order to solve the different kinds of problematic that arise in the design of layouts, could be the resistive interferences, the commutation of inductive loads, the capacitive coupling, the conductive int To solve those problems, it has been decided to do the practices of Electromagnetic Compatibility contributing at the same time with new ideas on the design in order that the students who realize the practices cou concepts and at the same time realize good designs. Proyecto Final de Carrera The project tries to teach the basic aspects to bear in mind at the moment of to minimize the problems related to electromagnetic interference For it the knowledge acquired in Electromagnetic Compatibility (EMC ) order to solve the different kinds of problematic that arise in the design of layouts, could be the resistive interferences, the commutation of inductive loads, the capacitive coupling, the conductive int erferences and the radiated interferences. To solve those problems, it has been decided to do the practices of Electromagnetic Compatibility contributing at the same time with new ideas on the design in order that the students who realize the practices cou ld deal and learn these concepts and at the same time realize good designs. Proyecto Final de Carrera 9 The project tries to teach the basic aspects to bear in mind at the moment of to minimize the problems related to electromagnetic interference . ) will be used in order to solve the different kinds of problematic that arise in the design of layouts, could be the resistive interferences, the commutation of inductive loads, the capacitive To solve those problems, it has been decided to do the practices of Electromagnetic Compatibility contributing at the same time with new ideas on the ld deal and learn these En la figura 4 se puede ver un ejemplo de acoplamiento capacitivo. Si aplicamos una diferencia de potencial V F que se cerrará a través de la resistencia R y las capacidades parasitas entre los conductores 1 y 2 (Cp1 y Cp2). Aproximadamente el valor de la tensión inducida V vendrá d ada por la ecuación 2: La tensión acoplada será mayor cuando: • Cuanto mayor sea la variación de V cuanto mayor sea su frecuencia. • Cuanto menor sea la distancia entre el conductor fuente y el conductor víctima. • Cuanto mayor sea la longitud de los dos circuitos acoplados. Este punto y el anterior se deducen de la f La forma de reducir la diafonía capacitiva es utilizar cables apantallados. El campo eléctrico se atenúa y refleja en impresos se suele aumentar la distancia entre pistas o colocar una pista intermedia conectada a masa. Proyecto Final de Carrera Figura 4 Ejemplo acoplamiento capacitivo. En la figura 4 se puede ver un ejemplo de acoplamiento capacitivo. Si aplicamos una al circuito 1 se acoplará una corriente parásita al circuito 2 que se cerrará a través de la resistencia R y las capacidades parasitas entre los conductores 1 y 2 (Cp1 y Cp2). Aproximadamente el valor de la tensión inducida V ada por la ecuación 2:  ூ  ்  ி  1  ் ≅1  ௉ଵ 1  ௉ଶ La tensión acoplada será mayor cuando: Cuanto mayor sea la variación de V F en un periodo de tiempo muy corto, o cuanto mayor sea su frecuencia. menor sea la distancia entre el conductor fuente y el conductor víctima. Cuanto mayor sea la longitud de los dos circuitos acoplados. Este punto y el anterior se deducen de la f ó rmula de la capacidad de un condensador plano. La forma de reducir la diafonía capacitiva es utilizar cables apantallados. El campo se atenúa y refleja en una pantalla conductora. En el caso de circuitos impresos se suele aumentar la distancia entre pistas o colocar una pista intermedia Proyecto Final de Carrera 16 En la figura 4 se puede ver un ejemplo de acoplamiento capacitivo. Si aplicamos una al circuito 1 se acoplará una corriente parásita al circuito 2 que se cerrará a través de la resistencia R y las capacidades parasitas entre los conductores 1 y 2 (Cp1 y Cp2). Aproximadamente el valor de la tensión inducida V I Ecuación 1 en un periodo de tiempo muy corto, o menor sea la distancia entre el conductor fuente y el conductor víctima. Cuanto mayor sea la longitud de los dos circuitos acoplados. Este punto y el rmula de la capacidad de un condensador plano. La forma de reducir la diafonía capacitiva es utilizar cables apantallados. El campo En el caso de circuitos impresos se suele aumentar la distancia entre pistas o colocar una pista intermedia EMI por acoplamiento inductivo Otro modo de acoplamiento es el inductivo. Cualquier conductor por el que circula una corriente eléctrica que varía en el tiempo produce un campo magnético a su alrededor. Si el segundo conductor se encuentra inducción sobre este y circulará por él una corriente eléctrica. Este tipo de acoplamiento recibe el nombre de acoplamiento inductivo. Se debe a la inductancia mutua entre los cables, como el acoplo que existe en un tra Este acoplamiento t ambién mencionado, p ara que tenga lugar, es necesaria una pista conductora por la que discurra una corriente, la cual creará un campo magnético sobre una espira o bucle so bre la que se generará una f.e.m. perturbadora. Este es el principio de Faraday. Figura En la fig. 5 se presenta un ejemplo de diafonía inductiva. Según la ley de Faraday (Ecuación 3) la f. e.m. inducida en el bucle víctima es proporcional a la variación respecto al tiempo del flujo de campo magnético que lo atraviesa: Sabiendo el flujo magnético que atraviesa la espira y en consecuencia la mayor cuando: • El valor de la corriente I • El área del bucle victima aumente. Proyecto Final de Carrera EMI por acoplamiento inductivo Otro modo de acoplamiento es el inductivo. Cualquier conductor por el que circula una corriente eléctrica que varía en el tiempo produce un campo magnético a su alrededor. Si el segundo conductor se encuentra dentro de ese campo se producirá una inducción sobre este y circulará por él una corriente eléctrica. Este tipo de acoplamiento recibe el nombre de acoplamiento inductivo. Se debe a la inductancia mutua entre los cables, como el acoplo que existe en un tra nsformador. ambién recibe el nombre de diafonía inductiva. ara que tenga lugar, es necesaria una pista conductora por la que discurra una corriente, la cual creará un campo magnético sobre una espira o bucle bre la que se generará una f.e.m. perturbadora. Este es el principio de Faraday. Figura 5: Ejemplo de acoplamiento inductivo. En la fig. 5 se presenta un ejemplo de diafonía inductiva. Según la ley de Faraday e.m. inducida en el bucle víctima es proporcional a la variación respecto al tiempo del flujo de campo magnético que lo atraviesa: || ஻   Sabiendo el flujo magnético que atraviesa la espira y en consecuencia la El valor de la corriente I P aumente- El área del bucle victima aumente. Proyecto Final de Carrera 17 Otro modo de acoplamiento es el inductivo. Cualquier conductor por el que circula una corriente eléctrica que varía en el tiempo produce un campo magnético a su alrededor. dentro de ese campo se producirá una inducción sobre este y circulará por él una corriente eléctrica. Este tipo de acoplamiento recibe el nombre de acoplamiento inductivo. Se debe a la inductancia nsformador. diafonía inductiva. Como ya se ha ara que tenga lugar, es necesaria una pista conductora por la que discurra una corriente, la cual creará un campo magnético sobre una espira o bucle bre la que se generará una f.e.m. perturbadora. Este es el principio de Faraday. En la fig. 5 se presenta un ejemplo de diafonía inductiva. Según la ley de Faraday e.m. inducida en el bucle víctima es proporcional a la variación Ecuación 2 Sabiendo el flujo magnético que atraviesa la espira y en consecuencia la f.e.m., será • La distancia entre el cable perturbador y el bucle, disminuya. Por otro lado, la derivada será mayor cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente generador a del campo magnético I Las diversas formas de reducir el acoplamiento inductivo: • Reduciendo el área del bucle víctima. Esto es posible si se trenza el cable. • Anular el campo magnético que se crea, colocando juntos los cables de ida y retorno de la corri ente (la cual ira en sentido contrario). • Si el cable perturbador se encuentra perpendicular al bucle víctima, no habrá flujo que atraviese este último y por lo tanto no se producirá perturbación. Estos dos modos de acoplamiento (tanto el capacitivo como e conocidos con el nombre de Proyecto Final de Carrera La distancia entre el cable perturbador y el bucle, disminuya. Por otro lado, la derivada será mayor cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente a del campo magnético I P . Las diversas formas de reducir el acoplamiento inductivo: Reduciendo el área del bucle víctima. Esto es posible si se trenza el cable. Anular el campo magnético que se crea, colocando juntos los cables de ida y ente (la cual ira en sentido contrario). Si el cable perturbador se encuentra perpendicular al bucle víctima, no habrá flujo que atraviese este último y por lo tanto no se producirá perturbación. Estos dos modos de acoplamiento (tanto el capacitivo como e l inductivo) son conocidos con el nombre de crosstalk. Proyecto Final de Carrera 18 Por otro lado, la derivada será mayor cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente Reduciendo el área del bucle víctima. Esto es posible si se trenza el cable. Anular el campo magnético que se crea, colocando juntos los cables de ida y Si el cable perturbador se encuentra perpendicular al bucle víctima, no habrá flujo que atraviese este último y por lo tanto no se producirá perturbación. l inductivo) son Emisiones radiadas Los acoplamientos capacitivos e inductivos que se han observado anteriormente también se les llaman de campo cercano y el acoplamiento por radiación electromagnética se denomina de campos es cuando la víctima est longitud de onda de la perturbación. Dependerá pues de la distancia y la frecuencia. En campo próximo, grandes dv / dt pued grandes di / dt provocan acoplamientos inductivos y se estudian por separado, pero en campo lejano el campo eléctrico y magnético van juntos en forma de radiación electromagnética y se estudia como tal. En el caso de l campo electromagnético sobre un conductor, el principio es el mismo que el de una antena, es necesario que haya una variación del campo sobre el conductor para que se produzca la inducción de una corriente eléctrica sobre el conductor, que actúa como una La magnitud de la corriente inducida variará de manera proporcional a la magnitud del campo electromagnético, la frecuencia y el tamaño de la antena o loop y su impedancia. Proyecto Final de Carrera Los acoplamientos capacitivos e inductivos que se han observado anteriormente también se les llaman de campo cercano y el acoplamiento por radiación electromagnética se denomina de campo lejano. La frontera entre los dos nuevos campos es cuando la víctima est á a una distancia igual o superior a λ/2π. Siendo λ la longitud de onda de la perturbación. Dependerá pues de la distancia y la frecuencia. En campo próximo, grandes dv / dt pued en provocar acoplamientos capacitivos y grandes di / dt provocan acoplamientos inductivos y se estudian por separado, pero en campo lejano el campo eléctrico y magnético van juntos en forma de radiación electromagnética y se estudia como tal. l campo electromagnético sobre un conductor, el principio es el mismo que el de una antena, es necesario que haya una variación del campo sobre el conductor para que se produzca la inducción de una corriente eléctrica sobre el conductor, que actúa como una antena en presencia de un campo electromagnético. La magnitud de la corriente inducida variará de manera proporcional a la magnitud del campo electromagnético, la frecuencia y el tamaño de la antena o loop y su Proyecto Final de Carrera 19 Los acoplamientos capacitivos e inductivos que se han observado anteriormente también se les llaman de campo cercano y el acoplamiento por radiación campo lejano. La frontera entre los dos nuevos a una distancia igual o superior a λ/2π. Siendo λ la longitud de onda de la perturbación. Dependerá pues de la distancia y la frecuencia. en provocar acoplamientos capacitivos y grandes di / dt provocan acoplamientos inductivos y se estudian por separado, pero en campo lejano el campo eléctrico y magnético van juntos en forma de radiación l campo electromagnético sobre un conductor, el principio es el mismo que el de una antena, es necesario que haya una variación del campo sobre el conductor para que se produzca la inducción de una corriente eléctrica sobre el antena en presencia de un campo electromagnético. La magnitud de la corriente inducida variará de manera proporcional a la magnitud del campo electromagnético, la frecuencia y el tamaño de la antena o loop y su Mediciones Actualmente los dispositivos electrónicos han de cumplir u los lí mites de las interferencias que pueden generar (emisión) y de las que pueden recibir sin dejar de funcionar correctamente (inmunidad). En Europa el organismo encargado de dictar esta s normas es el CENELEC (Comité Europeo de Normalización Electrotécnica). Las normas abarcan los cuatro problemas básicos de la compatibilidad electromagnética: • Susceptibilidad radiada • Emisiones radiadas • Susceptibilidad conducida • Emisiones conducidas Los te st de emisiones conducidas se realizan haciendo pasar c carga de 50 Ω y midiendo la caída de potencial. Como ya se ha comentado anteriormente la frecuencia de interés para emisiones conducidas suele estar en los 30 MHz y la frecuenc ia mínima puede variar dependiendo del país. Para poder medir las interferencias conducidas es necesario poder aislar el equipo a medir de la red eléctrica, para ello se utiliza una LISN (Red estabilizadora de impedancia de línea) y así poder realizar las definida en R.F sobre el punto de medida y también permite aislar el ruido eléctrico de alta frecuencia que pueda haber en la red eléctrica. Los filtros son usados para eliminar interferencias conducidas en cables y p pueden ser implementados tanto en la fuente como en el receptor de la interferencia. Proyecto Final de Carrera dispositivos electrónicos han de cumplir u nas normas que dictaminan mites de las interferencias que pueden generar (emisión) y de las que pueden recibir sin dejar de funcionar correctamente (inmunidad). En Europa el organismo s normas es el CENELEC (Comité Europeo de Normalización Las normas abarcan los cuatro problemas básicos de la compatibilidad Susceptibilidad radiada Emisiones radiadas Susceptibilidad conducida Emisiones conducidas st de emisiones conducidas se realizan haciendo pasar c orriente a través de una Ω y midiendo la caída de potencial. Como ya se ha comentado anteriormente la frecuencia de interés para emisiones conducidas suele estar en los ia mínima puede variar dependiendo del país. Para poder medir las interferencias conducidas es necesario poder aislar el equipo a medir de la red eléctrica, para ello se utiliza una LISN (Red estabilizadora de impedancia de línea) y así poder realizar las medidas proporcionando una impedancia definida en R.F sobre el punto de medida y también permite aislar el ruido eléctrico de alta frecuencia que pueda haber en la red eléctrica. Los filtros son usados para eliminar interferencias conducidas en cables y p pueden ser implementados tanto en la fuente como en el receptor de la interferencia. Proyecto Final de Carrera 20 nas normas que dictaminan mites de las interferencias que pueden generar (emisión) y de las que pueden recibir sin dejar de funcionar correctamente (inmunidad). En Europa el organismo s normas es el CENELEC (Comité Europeo de Normalización Las normas abarcan los cuatro problemas básicos de la compatibilidad orriente a través de una Ω y midiendo la caída de potencial. Como ya se ha comentado anteriormente la frecuencia de interés para emisiones conducidas suele estar en los Para poder medir las interferencias conducidas es necesario poder aislar el equipo a medir de la red eléctrica, para ello se utiliza una LISN (Red estabilizadora de medidas proporcionando una impedancia definida en R.F sobre el punto de medida y también permite aislar el ruido eléctrico de Los filtros son usados para eliminar interferencias conducidas en cables y p istas, y pueden ser implementados tanto en la fuente como en el receptor de la interferencia. Figura Por otro lado las emisiones radiadas comienzan a partir de una frecuencia mínima de 30 MHz hasta límites de aplicación. Mientras que las emisiones conducidas pueden ser medidas en un laboratorio con un e quipo sencillo (un analizador de espectros, etc) las interferencias radiadas requieren de la medición de radiaciones magnéticas y de campos eléctricos que requieren de una instrumentación mucho más complej suelen realizar por separado, en sitios especializados, donde las variables de entorno están controladas y definidas 3 http://www.ti.com/lit/ml/slup202/slup202.pdf Proyecto Final de Carrera Figura 6: Esquema de una LISN, a 120/240 VAC, 60 Hz. 3 Por otro lado las emisiones radiadas comienzan a partir de una frecuencia mínima de 30 MHz hasta límites de varios GHz, dependiendo del sistema electrónico y su Mientras que las emisiones conducidas pueden ser medidas en un laboratorio con un quipo sencillo (un analizador de espectros, etc) las interferencias radiadas requieren de la medición de radiaciones magnéticas y de campos eléctricos que requieren de mucho más complej a . Por este motivo los test de radiación se realizar por separado, en sitios especializados, donde las variables de entorno están controladas y definidas , mediante cámaras apantalladas o anec oicas http://www.ti.com/lit/ml/slup202/slup202.pdf Proyecto Final de Carrera 21 Por otro lado las emisiones radiadas comienzan a partir de una frecuencia mínima de varios GHz, dependiendo del sistema electrónico y su Mientras que las emisiones conducidas pueden ser medidas en un laboratorio con un quipo sencillo (un analizador de espectros, etc) las interferencias radiadas requieren de la medición de radiaciones magnéticas y de campos eléctricos que requieren de . Por este motivo los test de radiación se realizar por separado, en sitios especializados, donde las variables de entorno oicas . Objetivos El objetivo del proyecto es generan en un circuito impreso, estudiarlos y encontrar el modo de solucionarlos con la finalidad de que estas no generen problemas dentro y fuera del sistema por tanto a otros equipos. entre un buen diseño y un mal diseño y darles así una visión a la hora de realizar un buen layout, con el fin de que los alumnos comprendan los problemas de EMC y cómo se consigue paliar los efectos Estructura de la memoria El capítulo 2 de la memoria, se divide en tipos de interferencia que uno puede encontrar dentro de un sistema, para ello se ha dividido en cuatro prácticas con la finalidad contará con cuatro placas de circuito impreso en las que en cada una de ellas se estudiará un tipo de interferencia diferente. Proyecto Final de Carrera El objetivo del proyecto es el de comprender los distintos tipos de interferencia que se generan en un circuito impreso, estudiarlos y encontrar el modo de solucionarlos con la finalidad de que estas no generen problemas dentro y fuera del sistema Se trata pues de poder enseñar a los alumnos a distinguir entre un buen diseño y un mal diseño y darles así una visión a la hora de realizar un buen layout, con el fin de que los alumnos comprendan los problemas de EMC y cómo se consigue paliar los efectos de las EMI’s. Estructura de la memoria El capítulo 2 de la memoria, se divide en cuatro subcapítulos que corresponden a los tipos de interferencia que uno puede encontrar dentro de un sistema, para ello se ha prácticas con la finalidad de estudiarlas por separado. Así pues se placas de circuito impreso en las que en cada una de ellas se estudiará un tipo de interferencia diferente. Proyecto Final de Carrera 22 de comprender los distintos tipos de interferencia que se generan en un circuito impreso, estudiarlos y encontrar el modo de solucionarlos con la finalidad de que estas no generen problemas dentro y fuera del sistema , afectando Se trata pues de poder enseñar a los alumnos a distinguir entre un buen diseño y un mal diseño y darles así una visión a la hora de realizar un buen layout, con el fin de que los alumnos comprendan los problemas de EMC y cómo que corresponden a los tipos de interferencia que uno puede encontrar dentro de un sistema, para ello se ha de estudiarlas por separado. Así pues se placas de circuito impreso en las que en cada una de ellas se 2. Segundo capítulo Este segundo capítulo se centrará en el estudio de las diferentes fuentes de interferencias y se darán unas nociones básicas para la realización del layout y cómo se han ido corrigiendo los problemas que han ido surgiendo 2.1 Interferencias resistivas Introducción Cuando conectamos las diferentes masas de un equipo electrónico o las tierras de diferentes equipos se supone que lo hacemos con conductores ideales de impedancia nula. De hecho, nunca es así y siempre que hacemos una conexión (ya sea con un c able o una pista de circuito impreso) estamos introduciendo una impedancia entre los diferentes puntos del circuito que queremos conectar al mismo potencial. Si las corrientes eléctricas que circulan por estas conexiones a masa o tierra son grandes se prod ucen diferencias de potencial que pueden crear interferencias entre los diferentes equipos conectados. Podemos decir pues que el acoplamiento de impedancia en modo común ocurre cuando dos circuitos comparten una misma conexión o bus de conexiones. Ocurre c omúnmente cuando por ejemplo un comparten una masa común que no componente resistiva y otra que ningún conductor es ideal, y la conexión a masa no tendrá una impedancia igual a cero. Por esto, cuando circula una corriente (debido al cierta corriente en cada conmutación) este genera una diferencia de p I) que aparece en serie con la entrada del operacional. Si esta tensión es lo suficientemente elevada, aparecerá amplificado por el propio operacional en forma de ruido. En esta práctica analizaremos el acoplamiento circuitos que comparten un camino de masa. Para ello se dispondrá de una placa de circuito impreso sobre la que se realizarán las medidas. Lo que se pretende enseñar en la práctica es el efecto que producen las interferencias resistivas sobre el sus componentes. Proyecto Final de Carrera Este segundo capítulo se centrará en el estudio de las diferentes fuentes de interferencias y se darán unas nociones básicas para la realización del layout y cómo se han ido corrigiendo los problemas que han ido surgiendo . 2.1 Interferencias resistivas Cuando conectamos las diferentes masas de un equipo electrónico o las tierras de diferentes equipos se supone que lo hacemos con conductores ideales de impedancia nula. De hecho, nunca es así y siempre que hacemos una conexión (ya sea con un able o una pista de circuito impreso) estamos introduciendo una impedancia entre los diferentes puntos del circuito que queremos conectar al mismo potencial. Si las corrientes eléctricas que circulan por estas conexiones a masa o tierra son ucen diferencias de potencial que pueden crear interferencias entre los diferentes equipos conectados. Podemos decir pues que el acoplamiento de impedancia en modo común ocurre cuando dos circuitos comparten una misma conexión o bus de conexiones. Ocurre omúnmente cuando por ejemplo un amplificador operacional y un comparten una masa común que no tiene impedancia nula, es decir que tiene un otra reactiva, normalmente de tipo inductivo . Esto es debido a que ningún conductor es ideal, y la conexión a masa no tendrá una impedancia igual a cero. Por esto, cuando circula una corriente (debido al circuito integrado cierta corriente en cada conmutación) este genera una diferencia de p otencial (V = Z * I) que aparece en serie con la entrada del operacional. Si esta tensión es lo suficientemente elevada, aparecerá amplificado por el propio operacional en forma de En esta práctica analizaremos el acoplamiento por impedancia común circuitos que comparten un camino de masa. Para ello se dispondrá de una placa de circuito impreso sobre la que se realizarán las medidas. Lo que se pretende enseñar en la práctica es el efecto que producen las interferencias resistivas sobre el Proyecto Final de Carrera 23 Este segundo capítulo se centrará en el estudio de las diferentes fuentes de interferencias y se darán unas nociones básicas para la realización del layout y cómo Cuando conectamos las diferentes masas de un equipo electrónico o las tierras de diferentes equipos se supone que lo hacemos con conductores ideales de impedancia nula. De hecho, nunca es así y siempre que hacemos una conexión (ya sea con un able o una pista de circuito impreso) estamos introduciendo una impedancia entre los diferentes puntos del circuito que queremos conectar al mismo potencial. Si las corrientes eléctricas que circulan por estas conexiones a masa o tierra son ucen diferencias de potencial que pueden crear interferencias entre Podemos decir pues que el acoplamiento de impedancia en modo común ocurre cuando dos circuitos comparten una misma conexión o bus de conexiones. Ocurre operacional y un circuito digital es decir que tiene un a . Esto es debido a que ningún conductor es ideal, y la conexión a masa no tendrá una impedancia igual a circuito integrado consume otencial (V = Z * I) que aparece en serie con la entrada del operacional. Si esta tensión es lo suficientemente elevada, aparecerá amplificado por el propio operacional en forma de por impedancia común entre dos circuitos que comparten un camino de masa. Para ello se dispondrá de una placa de circuito impreso sobre la que se realizarán las medidas. Lo que se pretende enseñar en la práctica es el efecto que producen las interferencias resistivas sobre el circuito y Contenido Diseño de la PCB La PCB consta de un amplificador (SN74F04N). Inicialmente, el único circuito integrado configurar este estado mediante los jumpers del PCB en posición una sinusoidal a la entrada marcada como BNC B3 , conmutaciones del circuito integrado B2. L a manera en que se solventa este problema es colocando condensadores de desacoplo cerca del circuito integrado corrie nte del condensador y no vaya a buscarla a la entrada de la alimentación marcada como H1. Otra de las interferencias que se pueden observar es conectando la masa del equipo de medida en distintos puntos que el camino de retorno de la corriente discurre por el plano de masa digital y el camino es muy resistivo (debido a que la pista que la conecta es muy larga y estrecha), se produce una diferencia de potencial que es observable en el instrumento de medida. Proyecto Final de Carrera La PCB consta de un amplificador operacional (LM358N) y un circuito integrado circuito integrado alimentado es el operacional (el alumno puede configurar este estado mediante los jumpers del PCB en posición OFF una sinusoidal a la entrada BNC B1, las masas y una señal cuadrada a la entrada , (ver figuras 1 y 2), se observa como el efecto de las circuito integrado afectan a la señal de salida marcada como a manera en que se solventa este problema es colocando condensadores de circuito integrado , con el fin de que el circuito integrado nte del condensador y no vaya a buscarla a la entrada de la alimentación Otra de las interferencias que se pueden observar es conectando la masa del equipo en distintos puntos , midiendo así perturbaciones en el osciloscopio. Dad que el camino de retorno de la corriente discurre por el plano de masa digital y el camino es muy resistivo (debido a que la pista que la conecta es muy larga y estrecha), se produce una diferencia de potencial que es observable en el instrumento Proyecto Final de Carrera 24 operacional (LM358N) y un circuito integrado (el alumno puede OFF ). Al conectar las masas y una señal cuadrada a la entrada se observa como el efecto de las afectan a la señal de salida marcada como BNC a manera en que se solventa este problema es colocando condensadores de circuito integrado obtenga la nte del condensador y no vaya a buscarla a la entrada de la alimentación Otra de las interferencias que se pueden observar es conectando la masa del equipo así perturbaciones en el osciloscopio. Dad o a que el camino de retorno de la corriente discurre por el plano de masa digital y el camino es muy resistivo (debido a que la pista que la conecta es muy larga y estrecha), se produce una diferencia de potencial que es observable en el instrumento . Figura Proyecto Final de Carrera 7: Layout de la placa de interferencias resistivas Proyecto Final de Carrera 25 Como resolver el problema añadiendo condensadores de desacoplo Se observa que tanto con el condensador electrolítico como con el condensador cerámico se consigue reducir el efecto de las conmutaciones sobre la señal analógica. Proyecto Final de Carrera Como resolver el problema añadiendo condensadores de desacoplo C1 y C3 Se observa que tanto con el condensador electrolítico como con el condensador cerámico se consigue reducir el efecto de las conmutaciones sobre la señal analógica. Figura 15 : Con condensadores C3 + C1 Ch1: DC, 1V/div, señal a la salida del operacional Ch2: AC, 500 mV/div, señal alimentación Proyecto Final de Carrera 32 C1 y C3 . Se observa que tanto con el condensador electrolítico como con el condensador cerámico se consigue reducir el efecto de las conmutaciones sobre la señal analógica. : Con condensadores C3 + C1 Ch1: DC, 1V/div, señal a la salida del operacional Ch2: AC, 500 mV/div, señal alimentación A continuación se observará la influencia del condensador C2 sobre el circuito. Debido a que este está situado demasiado lejos del demanda más energía), se observa que en cada conmutación aparecen algunas oscilaciones de decenas de MHz. Proyecto Final de Carrera A continuación se observará la influencia del condensador C2 sobre el circuito. Debido a que este está situado demasiado lejos del circuito integrado , (que es el que demanda más energía), se observa que en cada conmutación aparecen algunas oscilaciones de decenas de MHz. Figura 16 : Canal 1: Tensión de alimentación (ch1 5 V/div) con condensador C2, con carga y con masas conectadas. Canal 2: Detalle de la tensión de salida del operacional (ch2 500 mV/div). Escala de tiempos 10 us/div Proyecto Final de Carrera 33 A continuación se observará la influencia del condensador C2 sobre el circuito. Debido , (que es el que demanda más energía), se observa que en cada conmutación aparecen algunas : Canal 1: Tensión de alimentación (ch1 5 V/div) con C2, con carga y con masas conectadas. Canal 2: Detalle de la tensión de salida del operacional (ch2 500 mV/div). Escala de tiempos 10 us/div Ahora se observara el efecto de C1 solamente conectando una pista muy larga como camino de retorno de la corriente. larga el condensador resulta prácticamente inútil debido a las resistencias e inductancias parásitas. Proyecto Final de Carrera Ahora se observara el efecto de C1 solamente conectando una pista muy larga como camino de retorno de la corriente. Se observa como al tener una longitud de pista muy larga el condensador resulta prácticamente inútil debido a las resistencias e Figura 17 Ch1 1 V/div. DC, tensión a la salida del operacional. Ch2 500 mV/div AC Proyecto Final de Carrera 34 Ahora se observara el efecto de C1 solamente conectando una pista muy larga como Se observa como al tener una longitud de pista muy larga el condensador resulta prácticamente inútil debido a las resistencias e 17 con C1y pista larga. DC, tensión a la salida del operacional. Ch2 500 mV/div AC , tensión en la alimentación. T = 20 us Conectando C2 y la pista larga se observan mayores oscilaciones que en el caso anterior, esto es debido a las resistencias e inductanc puesto que el condensador está alejado del de un gran pulso de corriente. Como se puede observar el área de la interferencia es también mayor. Proyecto Final de Carrera Conectando C2 y la pista larga se observan mayores oscilaciones que en el caso anterior, esto es debido a las resistencias e inductanc ias parásitas son mayores, puesto que el condensador está alejado del circuito integrado que es el que requiere de un gran pulso de corriente. Como se puede observar el área de la interferencia es Figura 18 con C2 y J5 conectado Ch1: 5 V/div DC. Tensión a la salida del operacional. Ch2 500 mV/div DC. Tensión en la alimentación. T: 10 us/div Proyecto Final de Carrera 35 Conectando C2 y la pista larga se observan mayores oscilaciones que en el caso ias parásitas son mayores, que es el que requiere de un gran pulso de corriente. Como se puede observar el área de la interferencia es con C2 y J5 conectado . Ch1: 5 V/div DC. Tensión a la salida del operacional. Ch2 500 mV/div DC. Tensión en la alimentación. T: 10 us/div Ahora se observara el efecto de colocar una pista larga junto a C3, comprobar el efecto inductivo y resistivo de colocar una pista adicional junto al condensador. Se observa como con el condens conmutación aparece un ringing de unos 50 MHz, mientras que si se conecta el co ndensador C3 (ver figura consigue una reducción de la oscilación Proyecto Final de Carrera Ahora se observara el efecto de colocar una pista larga junto a C3, efecto inductivo y resistivo de colocar una pista adicional junto al como con el condens ador C2 conectado (ver figura 6 conmutación aparece un ringing de unos 50 MHz, mientras que si se conecta el ndensador C3 (ver figura 7 ) el ringing pasa a ser de unos 5MHz, con lo que se consigue una reducción de la oscilación sobre la alimentación. Figura 19 : Canal 1: Tensión de alimentación (ch1 5 V/div) con condensador C3 con pista larga, con carga y J5 conectados. Canal 2: Detalle de la tensión de salida del operacional (ch2 500 mV/div). Escala de tiempos 10 us/div Proyecto Final de Carrera 36 Ahora se observara el efecto de colocar una pista larga junto a C3, uno puede efecto inductivo y resistivo de colocar una pista adicional junto al ador C2 conectado (ver figura 6 ), en cada conmutación aparece un ringing de unos 50 MHz, mientras que si se conecta el ) el ringing pasa a ser de unos 5MHz, con lo que se : Canal 1: Tensión de alimentación (ch1 5 con pista larga, con carga conectados. Canal 2: Detalle de la tensión de salida del operacional (ch2 500 mV/div). Escala de tiempos 10 us/div En este caso se observa como al conectar la sonda al plano de masa digita que este observa se ve alterada por las corrientes que circulan por una pista larga y estrecha que equivale a ver cae una diferencia de potencia Proyecto Final de Carrera En este caso se observa como al conectar la sonda al plano de masa digita que este observa se ve alterada por las corrientes que circulan por una pista larga y ver una impedancia elevada desde el osciloscopio cae una diferencia de potencia l que es observable desde el instrumento de Figura 20 con C1 + C3 conectado a pista larga Ch1: DC, 1V/div, señal a la salida del operacional Ch2: AC, 500 mV/div, señal alimentación Proyecto Final de Carrera 37 En este caso se observa como al conectar la sonda al plano de masa digita l, la señal que este observa se ve alterada por las corrientes que circulan por una pista larga y desde el osciloscopio , por la que que es observable desde el instrumento de medida. con C1 + C3 conectado a pista larga Ch1: DC, 1V/div, señal a la salida del operacional Ch2: AC, 500 mV/div, señal alimentación Conclusiones Se ha comprendido pues, analógic as y como realizar un buen y un son las fuentes causantes de interferencias y como paliarlos. Se ha visto que incluyendo condensadores de desacoplo y (que requiere un gran consumo de corriente, en forma de pulsos), se consigue en gran medida minimizar los efectos de las interferencias, pero si por el contrario se colocan los condensadores lejos del Otro de los efectos observados es el de los planos de masa y las interferencias que generan las señales digitales en estos. Si se conecta el plano de masa de la señal analógica al plano de masa digital, se observa como el r uido de la conmutación se introduce en la señal medir, debido a que el camino de retorno de la señal cruza por todo el plano d digital. La pista es larga y estrecha, por lo que el camino es más resistivo L as corriente digitales unido a potencial que hace que sea observable a través del osciloscopio. Proyecto Final de Carrera Se ha comprendido pues, como interfieren las señales digitales con las señales as y como realizar un buen y un mal diseño con el fin de comprender cuales son las fuentes causantes de interferencias y como paliarlos. Se ha visto que incluyendo condensadores de desacoplo y colocándolos cerca del circuito integrado (que requiere un gran consumo de corriente, en forma de pulsos), se consigue en gran medida minimizar los efectos de las interferencias, pero si por el contrario se colocan los condensadores lejos del circuito integrado, estos resultan inútiles. Otro de los efectos observados es el de los planos de masa y las interferencias que generan las señales digitales en estos. el plano de masa de la señal analógica al plano de masa digital, se uido de la conmutación se introduce en la señal que el camino de retorno de la señal cruza por todo el plano d larga y estrecha, por lo que el camino es más resistivo . as corriente digitales unido a la alta impedancia que ven provoca una diferencia de potencial que hace que sea observable a través del osciloscopio. Proyecto Final de Carrera 38 como interfieren las señales digitales con las señales mal diseño con el fin de comprender cuales son las fuentes causantes de interferencias y como paliarlos. Se ha visto que circuito integrado (que requiere un gran consumo de corriente, en forma de pulsos), se consigue en gran medida minimizar los efectos de las interferencias, pero si por el contrario se colocan Otro de los efectos observados es el de los planos de masa y las interferencias que el plano de masa de la señal analógica al plano de masa digital, se uido de la conmutación se introduce en la señal que queremos que el camino de retorno de la señal cruza por todo el plano d e masa la alta impedancia que ven provoca una diferencia de 2.2 Acoplamientos capacitivos Introducción Para que las interferencias generadas por un equipo eléctrico o elec afectar a otro y por lo tanto crear problemas de EMC, es necesario que haya un camino de acoplamiento de esta interferencia. El conocimiento de estos caminos de acoplamiento permite, muchas veces, identificar las fuentes EMI. Por otro lado, cuando las fuentes de i nterferencia son difíciles de anular o atenuar, la reducción del acoplamiento es una buena solución para los problemas de EMC. En esta práctica se analizará el acoplamiento capacitivo que se produce entre pistas de cobre dispuestas paralelas, simulando com las pistas de un circuito impreso. Para su realización se dispondrá de una placa de circuito impreso con jumpers que permitirán seleccionar la pista y a partir de las mediciones realizadas extraer cual es el valor teo separaciones entre pistas, de 50 mils, 75 mil, 100 mils, 125 mils y 150 mils, 2.54 mm) por lo que se podrá extraer el valor del acoplamiento en cada caso y realizar así una estimación del acoplamiento en fun existen otro par de pistas adicionales que corresponden a una linea de transmisión microstrip y un acoplamiento con una pista intermedia que podra conectarse a diferentes puntos con el fin de estudiar el efecto qu conectar dicha pista a diferentes potenciales y/o cargas. Proyecto Final de Carrera 2.2 Acoplamientos capacitivos Para que las interferencias generadas por un equipo eléctrico o elec por lo tanto crear problemas de EMC, es necesario que haya un camino de acoplamiento de esta interferencia. El conocimiento de estos caminos de acoplamiento permite, muchas veces, identificar las fuentes EMI. Por otro lado, cuando nterferencia son difíciles de anular o atenuar, la reducción del acoplamiento es una buena solución para los problemas de EMC. En esta práctica se analizará el acoplamiento capacitivo que se produce entre pistas de cobre dispuestas paralelas, simulando com o pudieran ser los acoplamientos entre las pistas de un circuito impreso. Para su realización se dispondrá de una placa de circuito impreso con jumpers que permitirán seleccionar la pista y a partir de las mediciones realizadas extraer cual es el valor teo rico del acoplamiento. Existen varias separaciones entre pistas, de 50 mils, 75 mil, 100 mils, 125 mils y 150 mils, por lo que se podrá extraer el valor del acoplamiento en cada caso y realizar así una estimación del acoplamiento en fun ción de la separación entre pistas. Ademas existen otro par de pistas adicionales que corresponden a una linea de transmisión microstrip y un acoplamiento con una pista intermedia que podra conectarse a diferentes puntos con el fin de estudiar el efecto qu e produce en el acoplamiento el conectar dicha pista a diferentes potenciales y/o cargas. Proyecto Final de Carrera 39 Para que las interferencias generadas por un equipo eléctrico o elec trónico puedan por lo tanto crear problemas de EMC, es necesario que haya un camino de acoplamiento de esta interferencia. El conocimiento de estos caminos de acoplamiento permite, muchas veces, identificar las fuentes EMI. Por otro lado, cuando nterferencia son difíciles de anular o atenuar, la reducción del En esta práctica se analizará el acoplamiento capacitivo que se produce entre pistas o pudieran ser los acoplamientos entre las pistas de un circuito impreso. Para su realización se dispondrá de una placa de circuito impreso con jumpers que permitirán seleccionar la pista y a partir de las rico del acoplamiento. Existen varias separaciones entre pistas, de 50 mils, 75 mil, 100 mils, 125 mils y 150 mils, (100 mil = por lo que se podrá extraer el valor del acoplamiento en cada caso y realizar ción de la separación entre pistas. Ademas existen otro par de pistas adicionales que corresponden a una linea de transmisión microstrip y un acoplamiento con una pista intermedia que podra conectarse a e produce en el acoplamiento el Diseño de la PCB Entre dos conductores eléctricos siempre hay una determinada capacidad. A causa de esta capacidad, cuando uno de los conductores tiene un cierto otro conductor también adquiere un determinado potencial. Esto provoca que en el segundo conductor aparezca una señal interferente, este es el efecto que se quiere observar en esta práctica, para ello se dispondra de una PCB que zonas diferenciadas, en las cuales se realizaran las medidas. Se procederá pues introduciendo una señal por el conector B1 y se obtendrá el acoplamiento por el conector B2 conectado al osciloscopio. Par a la primera parte de la práctica pares de pistas separadas entre si a diferentes distancias para ver como varia el acoplamiento en función de la separación entre las pistas. Para la segunda parte de l a practica, se utilizará la parte central de la placa que consta de tres pistas equidistantes entre si con la finalidad de observar el efecto que produce tener una pista intermedia la cual podremos conectar a masa, a una resistencia o a otra PCB que conti ene una pista larga. La tercera parte de la práctica es similar a la anterior pero esta vez conectaremos un plano de masa en vez de una sola pista intermedia, para crear una línea Proyecto Final de Carrera Entre dos conductores eléctricos siempre hay una determinada capacidad. A causa de esta capacidad, cuando uno de los conductores tiene un cierto potencial eléctrico, el otro conductor también adquiere un determinado potencial. Esto provoca que en el segundo conductor aparezca una señal interferente, este es el efecto que se quiere observar en esta práctica, para ello se dispondra de una PCB que zonas diferenciadas, en las cuales se realizaran las medidas. Se procederá pues introduciendo una señal sinusoidal con el generador de señales por el conector B1 y se obtendrá el acoplamiento por el conector B2 conectado al a la primera parte de la práctica se utilizará la zona de la placa que consta de cinco pares de pistas separadas entre si a diferentes distancias para ver como varia el acoplamiento en función de la separación entre las pistas. a practica, se utilizará la parte central de la placa que consta de tres pistas equidistantes entre si con la finalidad de observar el efecto que produce tener una pista intermedia la cual podremos conectar a masa, a una resistencia o a ene una pista larga. La tercera parte de la práctica es similar a la anterior pero esta vez conectaremos un plano de masa en vez de una sola pista intermedia, para crear una línea Proyecto Final de Carrera 40 Entre dos conductores eléctricos siempre hay una determinada capacidad. A causa de potencial eléctrico, el otro conductor también adquiere un determinado potencial. Esto provoca que en el segundo conductor aparezca una señal interferente, este es el efecto que se quiere observar en esta práctica, para ello se dispondra de una PCB que consta de tres con el generador de señales por el conector B1 y se obtendrá el acoplamiento por el conector B2 conectado al se utilizará la zona de la placa que consta de cinco pares de pistas separadas entre si a diferentes distancias para ver como varia el a practica, se utilizará la parte central de la placa que consta de tres pistas equidistantes entre si con la finalidad de observar el efecto que produce tener una pista intermedia la cual podremos conectar a masa, a una resistencia o a La tercera parte de la práctica es similar a la anterior pero esta vez conectaremos un plano de masa en vez de una sola pista intermedia, para crear una línea microstrip. Proyecto Final de Carrera 41 Figura 21: Esquema de la placa de “Acoplamientos Capacitivos”. En los siguientes filtros se obtienen los siguientes valores de capacidad: Para una separación de 75 mils " Para una separación de 100 mils " Para una separación de 125 mils " Para una separación de 150 mils "  Como se puede observar la capacidad entre pistas. Proyecto Final de Carrera se obtienen los siguientes valores de capacidad: Para una separación de 75 mils 1 27891 2768:;+50Ω46.81# Para una separación de 100 mils 1 27891 2771:;+50Ω44.83# separación de 125 mils 1 27891 2774:;+50Ω43.01# Para una separación de 150 mils  1 27891 2781:;+50Ω39.3# Como se puede observar la capacidad disminuye a medida que aumentamos la separación Proyecto Final de Carrera 48 a medida que aumentamos la separación Figura 26: Se observa n Proyecto Final de Carrera n los bodes de los 5 filtros paso altos de 50, 75, 100, 125 y 150 Proyecto Final de Carrera 49 150 mils. En el siguiente filtro se ha obtenido los siguientes valores de " Como se ha ido observando en los filtros anteriores, la respuesta del filtro en la banda pasante se ha ido atenuando progresivamente debido a las no idealidades de los componentes del filtro, acercando Figura 27 : Esquema y bode de la placa con pista intermedia Proyecto Final de Carrera En el siguiente filtro se ha obtenido los siguientes valores de capacidad. 1 27891 2780:;+50Ω39.79# Como se ha ido observando en los filtros anteriores, la respuesta del filtro en la banda pasante se ha ido atenuando progresivamente debido a las no idealidades de los componentes del filtro, acercando la respuesta del mismo a la de un filtro notch. : Esquema y bode de la placa con pista intermedia conectada a masa Proyecto Final de Carrera 50 Como se ha ido observando en los filtros anteriores, la respuesta del filtro en la banda pasante se ha ido atenuando progresivamente debido a las no idealidades de los la respuesta del mismo a la de un filtro notch. conectada a masa En la línea microstrip se ha obtenido el siguiente valor de " El valor difiere ligeramente del calculado previamente en la ecuación 3. Figura 28 De las figuras anteriores, se ha extraído el bode de cada medición realizada. Se puede observar que el acoplamiento empeora cuando aumenta la distancia entre pistas, obteniendo una respuesta frecuencial que difiere de la ideal, (como la simulada en la fig 3). Proyecto Final de Carrera En la línea microstrip se ha obtenido el siguiente valor de capacidad: 1 27891 2774:;+50Ω43.01# El valor difiere ligeramente del calculado previamente en la ecuación 3. 28 : Esquema y bode de la placa con la linea microstrip De las figuras anteriores, se ha extraído el bode de cada medición realizada. Se puede el acoplamiento empeora cuando aumenta la distancia entre pistas, obteniendo una respuesta frecuencial que difiere de la ideal, (como la simulada en la fig Proyecto Final de Carrera 51 De las figuras anteriores, se ha extraído el bode de cada medición realizada. Se puede el acoplamiento empeora cuando aumenta la distancia entre pistas, obteniendo una respuesta frecuencial que difiere de la ideal, (como la simulada en la fig ura Conclusiones Para la realización de la PCB se ha tenido en cuenta la separación entre pistas y el grosor mínimo realizable ya que la placa de circuito impreso se realiza insolando un fotolito y no es posible realizar impresiones sobre el fotolito 0,4 mm), teniendo esto en cuenta se ha realizado la PCB ciñéndose a las restricciones del diseño. De las distintas mediciones realizadas, se ha observado como con pistas del mismo grosor a diferentes distancias el acoplamiento varia, siendo peor el acoplamiento cuanto mayor es la distancia que las separa. El mayor acoplamiento obtenido ha sido con consiguiendo una capacidad de casi 50 pF mínima con lo que se consigue el mayor acoplamiento posible cuando se conecta la pista a masa se consigue elimina pista es conectada a una resistencia el acoplamiento es máximo. Proyecto Final de Carrera Para la realización de la PCB se ha tenido en cuenta la separación entre pistas y el grosor mínimo realizable ya que la placa de circuito impreso se realiza insolando un fotolito y no es posible realizar impresiones sobre el fotolito de un tamaño inferior a 15 mm), teniendo esto en cuenta se ha realizado la PCB ciñéndose a las restricciones del De las distintas mediciones realizadas, se ha observado como con pistas del mismo grosor a diferentes distancias el acoplamiento varia, siendo peor el acoplamiento cuanto mayor es El mayor acoplamiento obtenido ha sido con las pistas de 50 mils de separación consiguiendo una capacidad de casi 50 pF , ya que la distancia que separa las pistas es con lo que se consigue el mayor acoplamiento posible . Se ha observado como cuando se conecta la pista a masa se consigue elimina r el efecto capacitivo y cuando la pista es conectada a una resistencia el acoplamiento es máximo. Proyecto Final de Carrera 52 Para la realización de la PCB se ha tenido en cuenta la separación entre pistas y el grosor mínimo realizable ya que la placa de circuito impreso se realiza insolando un fotolito y no es de un tamaño inferior a 15 mils (alrededor de mm), teniendo esto en cuenta se ha realizado la PCB ciñéndose a las restricciones del De las distintas mediciones realizadas, se ha observado como con pistas del mismo grosor a diferentes distancias el acoplamiento varia, siendo peor el acoplamiento cuanto mayor es pistas de 50 mils de separación , que separa las pistas es . Se ha observado como r el efecto capacitivo y cuando la 2.3 Conmutación de elementos inductivos Introducción En esta práctica se analizará el efecto que produce el conmutar una carga inductiva sobre los demás componentes del circuito y como solventar los problemas que se producen cuando se conmutan este tipo de cargas. Para ello se dispondrá de una placa de circuito impreso sobre la que se realizaran las medidas pertinentes con el fin de observar estos efectos mitigar. La placa incluye un relé y un debido a que el generador de funciones no puede entregar la corriente suficiente para hacerlo conmutar. Para evitar que las sobretensio conmutación puedan dañar el transistor, se coloca un diodo en paralelo con el bobinado del relé con la finalidad de dar un camino de retorno a la corriente cuando el relé se desconecta, que es el momento en que induce c magnetico generado durante el periodo Inicialmente se hará conmutar una resistencia para observar que efectos produce sobre el circuito la conexión y desconexión de La siguiente parte de la práctica consiste en conmutar la bobina de un transformador con la finalidad de observar los efectos que produce conmutar una carga inductiva sobre el circuito, como por ejemplo ver el efecto de las sobretensiones sobre los contactos del relé, observ ar si se producen arcos de tensión y a partir de que nivel de tensión se generan. Además se observará de que modo se pueden reducir estas sobretensiones añadiendo un condensador en paralelo con la bobina y como aumenta el transitorio inicial disminuyendo así su amplitud. Proyecto Final de Carrera 2.3 Conmutación de elementos inductivos En esta práctica se analizará el efecto que produce el conmutar una carga inductiva sobre componentes del circuito y como solventar los problemas que se producen cuando se conmutan este tipo de cargas. Para ello se dispondrá de una placa de circuito impreso sobre la que se realizaran las medidas pertinentes con el fin de observar estos efectos y de que manera se pueden y un transistor BC 547 que controla la conmutación del relé, debido a que el generador de funciones no puede entregar la corriente suficiente para hacerlo conmutar. Para evitar que las sobretensio nes producidas por la bobina en cada conmutación puedan dañar el transistor, se coloca un diodo en paralelo con el bobinado del relé con la finalidad de dar un camino de retorno a la corriente cuando el relé se desconecta, que es el momento en que induce c orriente sobre el circuito, debido al campo magnetico generado durante el periodo t on . Inicialmente se hará conmutar una resistencia para observar que efectos produce sobre el la conexión y desconexión de una carga resistiva. de la práctica consiste en conmutar la bobina de un transformador con la finalidad de observar los efectos que produce conmutar una carga inductiva sobre el circuito, como por ejemplo ver el efecto de las sobretensiones sobre los contactos del relé, ar si se producen arcos de tensión y a partir de que nivel de tensión se generan. Además se observará de que modo se pueden reducir estas sobretensiones añadiendo un condensador en paralelo con la bobina y como aumenta el transitorio inicial disminuyendo Proyecto Final de Carrera 53 En esta práctica se analizará el efecto que produce el conmutar una carga inductiva sobre componentes del circuito y como solventar los problemas que se producen Para ello se dispondrá de una placa de circuito impreso sobre la que se realizaran las y de que manera se pueden que controla la conmutación del relé, debido a que el generador de funciones no puede entregar la corriente suficiente para nes producidas por la bobina en cada conmutación puedan dañar el transistor, se coloca un diodo en paralelo con el bobinado del relé con la finalidad de dar un camino de retorno a la corriente cuando el relé se orriente sobre el circuito, debido al campo Inicialmente se hará conmutar una resistencia para observar que efectos produce sobre el de la práctica consiste en conmutar la bobina de un transformador con la finalidad de observar los efectos que produce conmutar una carga inductiva sobre el circuito, como por ejemplo ver el efecto de las sobretensiones sobre los contactos del relé, ar si se producen arcos de tensión y a partir de que nivel de tensión se generan. Además se observará de que modo se pueden reducir estas sobretensiones añadiendo un condensador en paralelo con la bobina y como aumenta el transitorio inicial disminuyendo Contenido Diseño de la PCB Como se puede observar en el esquema del cicuito, la placa cuenta con un relé el cual se controla con transistor NPN en modo colector comun. Cuando se introduce una señal cuadrada a través del BNC B1, el carga conectada a los contactos del relé. A través de los jumpers se puede elegir como conectar las distintas cargas: - Carga resistiva a masa. - Cargas resistiva a Vcc. - Carga inductiva ( transformador - Carga capacitiva. La placa cuenta con un BNC B2 por donde se pueden observar la señal de salida conectandola a un osciloscopio o un analizador de espectros. Proyecto Final de Carrera Como se puede observar en el esquema del cicuito, la placa cuenta con un relé el cual se controla con transistor NPN en modo colector comun. Cuando se introduce una señal cuadrada a través del BNC B1, el transistor y el relé conmutan, conmutando tambien la carga conectada a los contactos del relé. A través de los jumpers se puede elegir como conectar las distintas cargas: Carga resistiva a masa. Cargas resistiva a Vcc. transformador ). La placa cuenta con un BNC B2 por donde se pueden observar la señal de salida conectandola a un osciloscopio o un analizador de espectros. Proyecto Final de Carrera 54 Como se puede observar en el esquema del cicuito, la placa cuenta con un relé el cual se controla con transistor NPN en modo colector comun. Cuando se introduce una señal transistor y el relé conmutan, conmutando tambien la A través de los jumpers se puede elegir como conectar las distintas cargas: La placa cuenta con un BNC B2 por donde se pueden observar la señal de salida conectandola a un osciloscopio o un analizador de espectros. Figura Figura 29: Esquema de la placa de conmutación de cargas inductivas Proyecto Final de Carrera 55 Figura Figura 30: Layout de la placa de conmutación de cargas inductivas Proyecto Final de Carrera 56 Resultados y medidas Medidas realizadas con el choque de 39 mH, sin condensador de desacoplo (Figura 1) y con condensador de desacoplo (Figura 2). Se observa que los sobre impulsos no superan los 10 V. Figura 31 : Canal 1: Tensión entre N.O. y masa, con la carga inductiva (39 mH x 2) conectada (Ch1 5 V/div). Canal 2: Ruido captado por la sonda de campo magnético (Ch2 10 mV/div). Escala de tiempo (50 ms/div). Para alcanzar mayores niveles de tensión y observar entonces los arcos eléctricos es necesario colocar una inductancia mucho mayor, como la inductancia de un transformador. Figura 33: Canal 1: Tensión entre N.O. y masa, con la carga inductiva conectada y sin desacoplo (Ch1 10 V/div). Canal 2: Ruido captado por la sonda de campo eléc trico (Ch2 20 mV/div). Escala de tiempo (100 ms/div). Se observa como al añadir una inductancia mucho mayor los picos de sobretensión también aumentan (ahora los valores de los picos de tensión son del orden de centenares de voltios) y se consigue que salten arcos Proyecto Final de Carrera con el choque de 39 mH, sin condensador de desacoplo (Figura 1) y con condensador de desacoplo (Figura 2). Se observa que los sobre impulsos no superan inductiva (39 mH x 2) Canal 2: Ruido captado por la sonda de campo magnético (Ch2 10 mV/div). Figura 32 : Canal 1: Tensión entre N.O. y masa, con la carga inductiva (39 mH conectada y el desacoplo (Ch1 5 V/div). Canal 2: Ruido captado por la sonda de campo magnético (Ch2 10 mV/div). Escala de tiempo (50 ms/div). Para alcanzar mayores niveles de tensión y observar entonces los arcos eléctricos es inductancia mucho mayor, como la inductancia de un transformador. Canal 1: Tensión entre N.O. y masa, con la carga inductiva conectada y sin trico (Ch2 20 mV/div). Figura 34 : Canal 1: Tensión entre N.O. y masa, con la carga inductiva conectada y con desacoplo (Ch1 10 V/div). Canal 2: Ruido captado por la sonda de campo eléctrico (Ch2 Escala de tiempo (100 ms/div). Se observa como al añadir una inductancia mucho mayor los picos de sobretensión también aumentan (ahora los valores de los picos de tensión son del orden de centenares de voltios) y se consigue que salten arcos entre los contactos del relé. Proyecto Final de Carrera 57 con el choque de 39 mH, sin condensador de desacoplo (Figura 1) y con condensador de desacoplo (Figura 2). Se observa que los sobre impulsos no superan : Canal 1: Tensión entre N.O. y masa, con la carga inductiva (39 mH x 2) conectada y el desacoplo (Ch1 5 V/div). Canal 2: Ruido captado por la sonda de campo magnético (Ch2 10 mV/div). Escala de tiempo (50 ms/div). Para alcanzar mayores niveles de tensión y observar entonces los arcos eléctricos es inductancia mucho mayor, como la inductancia de un transformador. : Canal 1: Tensión entre N.O. y masa, con la carga inductiva conectada y con desacoplo (Ch1 10 V/div). Canal 2: Ruido captado por la sonda de campo eléctrico (Ch2 20 mV/div). Escala de tiempo (100 ms/div). Se observa como al añadir una inductancia mucho mayor los picos de sobretensión también aumentan (ahora los valores de los picos de tensión son del orden de centenares de voltios) Diseño de la PCB La placa consta de un BNC de entrada generador de señales y el osciloscopio respectivamente. En la PCB se han añadido filtros paso bajos implementados de diferentes realizados en función de la longitud de las pistas y las capacidades e inductancias parásitas. Para ello la placa dispone de diferentes jumpers para conectar las distintas señales en función del filtro qu e se quiera observar. Si se quieren observar las características no ideales de los componentes se han soldado los componentes de manera que los terminales de los componentes sean lo más largos posibles, aumentando así el efecto no deseado y exacerbando la componentes. Si por el contrario se quiere observar la característica que se asemeja a la ideal se debe conectar la resistencia y el condensador SMD que se han colocado lo m cerca del BNC de salida con el fin La placa contiene nueve filtros con pequeñas diferencias en la implementación de cada uno, para el primer filtro implementado se ha optado por introducir un filtro con componentes SMD, de modo que las conexion una característica lo más cercana a la ideal. Para el segundo apartado los filtros implementados se han utilizado y ver así la diferencia con el circuito SMD. Se ha soldado do del condensador largos y otro con los terminales cortos característica no ideal y observar la inductancia parasita de los terminales largos lo que se consigue es aumentar la resis terminales del componente. Para el cuarto apartado se ha optado por realizar uno con una pista estrecha y el otro con una pista gruesa en la PCB que c condensador a masa, para obtener la característica de una inductancia parasita en serie con el condensador. En el quinto apartado se ha optado por utilizar un condensador electrolítico para comparar su comportamiento Proyecto Final de Carrera La placa consta de un BNC de entrada B1 y otro de salida B2 , a los que conectaremos el generador de señales y el osciloscopio respectivamente. En la PCB se han añadido filtros paso bajos implementados de diferentes formas para visualizar la respuestas de los filtros realizados en función de la longitud de las pistas y las capacidades e inductancias parásitas. Para ello la placa dispone de diferentes jumpers para conectar las distintas señales en e se quiera observar. Si se quieren observar las características no ideales de los componentes se han soldado los componentes de manera que los terminales de los componentes sean lo más largos posibles, aumentando así el efecto no deseado y exacerbando la s no idealidades de los Si por el contrario se quiere observar la característica que se asemeja a la ideal se debe conectar la resistencia y el condensador SMD que se han colocado lo m á cerca del BNC de salida con el fin de hacer las pistas lo más cortas posibles. filtros con pequeñas diferencias en la implementación de cada uno, para el primer filtro implementado se ha optado por introducir un filtro con componentes SMD, de modo que las conexion es realizadas sean lo más cortas posibles para conseguir una característica lo más cercana a la ideal. el segundo apartado los filtros implementados se han utilizado componentes estándar diferencia con el circuito SMD. Se ha soldado do s filtros uno con los terminales del condensador largos y otro con los terminales cortos con el fin de observar una y observar la inductancia parasita de los terminales largos lo que se consigue es aumentar la resis tencia e inductancia parasita de los se ha optado por realizar dos filtros, los dos con pistas largas pero uno con una pista estrecha y el otro con una pista gruesa en la PCB que c masa, para obtener la característica de una inductancia parasita en serie se ha optado por utilizar un condensador electrolítico para comparar su comportamiento . Proyecto Final de Carrera 64 , a los que conectaremos el generador de señales y el osciloscopio respectivamente. En la PCB se han añadido filtros formas para visualizar la respuestas de los filtros realizados en función de la longitud de las pistas y las capacidades e inductancias parásitas. Para ello la placa dispone de diferentes jumpers para conectar las distintas señales en Si se quieren observar las características no ideales de los componentes se han soldado los componentes de manera que los terminales de los componentes sean lo más largos s no idealidades de los Si por el contrario se quiere observar la característica que se asemeja a la ideal se debe á s juntos posibles y de hacer las pistas lo más cortas posibles. filtros con pequeñas diferencias en la implementación de cada uno, para el primer filtro implementado se ha optado por introducir un filtro con componentes es realizadas sean lo más cortas posibles para conseguir componentes estándar s filtros uno con los terminales con el fin de observar una y observar la inductancia parasita de los terminales . Con terminales tencia e inductancia parasita de los dos filtros, los dos con pistas largas pero uno con una pista estrecha y el otro con una pista gruesa en la PCB que c onecte el masa, para obtener la característica de una inductancia parasita en serie se ha optado por utilizar un condensador electrolítico y uno cerámico El sexto y último apartado se han realizado dos filtros con ferritas una es una ferrita estándar con 3 vueltas de hilo sobre el núcleo y otra un filtro con una ferrita SMD. A continuación se muestran los bodes de cada filtro. Proyecto Final de Carrera y último apartado se han realizado dos filtros con ferritas una es una ferrita estándar con 3 vueltas de hilo sobre el núcleo y otra un filtro con una ferrita SMD. A continuación se muestran los bodes de cada filtro. Proyecto Final de Carrera 65 y último apartado se han realizado dos filtros con ferritas una es una ferrita estándar con 3 vueltas de hilo sobre el núcleo y otra un filtro con una ferrita SMD. A continuación se muestran los bodes de cada filtro. Figura 41: Esquema del circuito de filtros Proyecto Final de Carrera 66 Proyecto Final de Carrera Figura 42: Layout de la placa de filtros Proyecto Final de Carrera 67 Resultados y medidas A continuac ión se muestra la simulación de de un filtro real , con el fin de observar las diferencias entre un comportamiento similar al real y el comportamiento ideal de un filtro Figura 43 : Esquema del circuito simulado y bode del filtro paso bajos ideal en Proyecto Final de Carrera ión se muestra la simulación de un filtro ideal y la comparación con el modelado , con el fin de observar las diferencias entre un comportamiento similar al real y el comportamiento ideal de un filtro . : Esquema del circuito simulado y bode del filtro paso bajos ideal en verde, y bode de un filtro real en Proyecto Final de Carrera 68 un filtro ideal y la comparación con el modelado , con el fin de observar las diferencias entre un comportamiento similar al real y bode de un filtro real en azul. Se observa como el filtro real a partir de una frecuencia de 15 MHz empieza a tener un comportamiento inductivo y deja de comportarse como un filtro paso bajos para tener el comportamiento de un filtro notch También se ha realizado la caracterización de función de transferencia del filtro para obtener así el bode que se observa se ha realizado a través de parejas de filtros. 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1 10 100 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1 10 100 Proyecto Final de Carrera Se observa como el filtro real a partir de una frecuencia de 15 MHz empieza a tener un comportamiento inductivo y deja de comportarse como un filtro paso bajos para tener el filtro notch . También se ha realizado la caracterización de cada filtro midiendo tensiones y realizando la función de transferencia del filtro para obtener así el bode de cada filtro. que se observa se ha realizado a través de parejas de filtros. 1000 10000 100000 1000000 10000000 1000 10000 100000 1000000 10000000 Proyecto Final de Carrera 69 Se observa como el filtro real a partir de una frecuencia de 15 MHz empieza a tener un comportamiento inductivo y deja de comportarse como un filtro paso bajos para tener el filtro midiendo tensiones y realizando la La caracterización Filtro 2 Filtro 3 Filtro 6 Filtro 7 Figura 44: Ca racterización de los filtros realizados, filtro con componentes through hole condensadores SMD de 1uF y filtro con ferritas Para la caracterización de los filtros se ha ido aplicando una tensión sinusoidal a la entrada del filtro y mi diendo la tensión a la salida los cero Hertzios hasta los 3 MHz que es la frecuencia máxima que puede entregar el generador de funciones, de este modo se ha realizado el bode para algunos filtros y su comparación. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 1 10 100 Proyecto Final de Carrera racterización de los filtros realizados, filtro con componentes through hole de 100nF condensadores SMD de 1uF y filtro con ferritas Para la caracterización de los filtros se ha ido aplicando una tensión sinusoidal a la entrada diendo la tensión a la salida del filtro , realizando un barrido en frecuencia desde los cero Hertzios hasta los 3 MHz que es la frecuencia máxima que puede entregar el generador de funciones, de este modo se ha realizado el bode para algunos filtros y su 1000 10000 100000 1000000 10000000 Proyecto Final de Carrera 70 de 100nF , filtros con Para la caracterización de los filtros se ha ido aplicando una tensión sinusoidal a la entrada , realizando un barrido en frecuencia desde los cero Hertzios hasta los 3 MHz que es la frecuencia máxima que puede entregar el generador de funciones, de este modo se ha realizado el bode para algunos filtros y su Filtro 8 Filtro 9 Casos de estudio A continuación se mostraran los diferentes casos que se han estudiado previamente. En las mediciones que se verán a continuación se puede apreciar la respuesta en frecuencia de cada filtro, para ello se ha utilizado el analizador de espectros y se ha realizado un barrido en frecuencias para obtener el espectro en frecuencia de cada filtro. Se observan lo s nueve filtros: filtro 1k1 y 1nF SMD, 1k1 y 1nF cerámico, 1k1 y 1nF cerámico con los terminales largos, 1k1 y 1nF con la pista estrecha, 1k1 y 1nF con la pista ancha, 1k1 y 1uF electrolítico, 1k1 y 1uF cerámico, ferrita y 1nF, ferrita SMD y 1nF. El barrid o se ha realizado desde los cero Hertzios hasta los se considera una frecuencia lo suficientemente alta ya que queda por encima de la frecuencia de corte y nos permite observar en detalle el bode del filtro. La ferrita con tr es vueltas, vertical presenta su máxima impedancia (1 k La ferrita SMD presenta su máxima impedancia (200 Proyecto Final de Carrera A continuación se mostraran los diferentes casos que se han estudiado previamente. que se verán a continuación se puede apreciar la respuesta en frecuencia de cada filtro, para ello se ha utilizado el analizador de espectros y se ha realizado un barrido en frecuencias para obtener el espectro en frecuencia de cada filtro. Se s nueve filtros: filtro 1k1 y 1nF SMD, 1k1 y 1nF cerámico, 1k1 y 1nF cerámico con los terminales largos, 1k1 y 1nF con la pista estrecha, 1k1 y 1nF con la pista ancha, 1k1 y 1uF electrolítico, 1k1 y 1uF cerámico, ferrita y 1nF, ferrita SMD y 1nF. o se ha realizado desde los cero Hertzios hasta los 100 MHz en algunos casos se considera una frecuencia lo suficientemente alta ya que queda por encima de la frecuencia de corte y nos permite observar en detalle el bode del filtro. es vueltas, vertical presenta su máxima impedancia (1 k Ω) a 100 MHz La ferrita SMD presenta su máxima impedancia (200 Ω) a 400 MHz. Proyecto Final de Carrera 71 A continuación se mostraran los diferentes casos que se han estudiado previamente. que se verán a continuación se puede apreciar la respuesta en frecuencia de cada filtro, para ello se ha utilizado el analizador de espectros y se ha realizado un barrido en frecuencias para obtener el espectro en frecuencia de cada filtro. Se s nueve filtros: filtro 1k1 y 1nF SMD, 1k1 y 1nF cerámico, 1k1 y 1nF cerámico con los terminales largos, 1k1 y 1nF con la pista estrecha, 1k1 y 1nF con la pista ancha, 1k1 en algunos casos que se considera una frecuencia lo suficientemente alta ya que queda por encima de la Ω) a 100 MHz En este filtro es el que se obtiene mejor respuesta, debido a que las condiciones en las que se realiza el filtro se acercan bastante a lo que cabría esperar de un filtro ideal dentro de una margen de frecuencias razonable, debido a los componentes usados y la disposición de los mismos favorecen la respuesta del filtro. El filtro se ha realizado con componentes SMD. Figura 46 : Filtro paso bajo con Proyecto Final de Carrera En este filtro es el que se obtiene mejor respuesta, debido a que las condiciones en las que acercan bastante a lo que cabría esperar de un filtro ideal dentro de una margen de frecuencias razonable, debido a los componentes usados y la disposición de los mismos favorecen la respuesta del filtro. El filtro se ha realizado con componentes SMD. Figura 45: Esquema del circuito. : Filtro paso bajo con r esistencia de 1k1 y condensador SMD de 100 nF Proyecto Final de Carrera 72 En este filtro es el que se obtiene mejor respuesta, debido a que las condiciones en las que acercan bastante a lo que cabría esperar de un filtro ideal dentro de una margen de frecuencias razonable, debido a los componentes usados y la disposición de esistencia de 1k1 y condensador SMD de 100 nF Figura 47 : Filtro paso bajos con Figura 48 : Filtro paso bajos con Se puede observar que en ambos filtros la respuesta difiere de la de un fitro paso bajos ya que a frecuencias elevadas este se comporta co respuesta del filtro de la figura 5 es algo peor al de la figura 4 debido a que los del condensador no han sido cortado y se han dejado largos adrede para obtener mayor inductancia parasita y por ende peor respuesta frecuencial. Proyecto Final de Carrera : Filtro paso bajos con r esistencia de 1k1 y condesador estandar de 100 nF : Filtro paso bajos con resistencia de 1k1 y condesador estandar de 100 nF con terminales largos Se puede observar que en ambos filtros la respuesta difiere de la de un fitro paso bajos ya que a frecuencias elevadas este se comporta co mo un filtro notch. Sin embargo la respuesta del filtro de la figura 5 es algo peor al de la figura 4 debido a que los del condensador no han sido cortado y se han dejado largos adrede para obtener mayor inductancia parasita y por ende peor respuesta frecuencial. Proyecto Final de Carrera 73 esistencia de 1k1 y condesador estandar de 100 nF con terminales largos Se puede observar que en ambos filtros la respuesta difiere de la de un fitro paso bajos ya mo un filtro notch. Sin embargo la respuesta del filtro de la figura 5 es algo peor al de la figura 4 debido a que los terminales del condensador no han sido cortado y se han dejado largos adrede para obtener mayor Apéndice Las siguientes ecuaciones son el resultado de haber calculado la función de transferencia del filtro paso alto del apartado 2.2 acoplamientos capacitivos. o i o i o i V V V V V V = = = = = [Escribir el título del Las siguientes ecuaciones son el resultado de haber calculado la función de transferencia del filtro paso alto del apartado 2.2 acoplamientos capacitivos. 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 osc osc osc osc o i osc osc g osc osc osc osc o i osc g osc osc osc o i osc g osc osc osc R sC R sCZ V V Z Z R sC R sC R sC R sC V V R R R sC sC sC V V R R sC sC R sC ⋅ + = = = +⋅ + + + ⋅ = =    + + + ⋅        =   + +        + ⋅ 80 [Escribir el título del documento] Las siguientes ecuaciones son el resultado de haber calculado la función de transferencia = = Ecuación 6 1 1 o i osc g osc g i o osc g i o i osc osc g o osc osc V V R R R R V V R R V V V R R R V sC sC sC =   + +       + +     = +       − =      − ⋅ = + +           1 1 i o i osc g o osc i o osc osc R V V sC R V R R V sC sC sC V V sC C R R ω         − = +              − − =       =    − −       =                         Esta fórmula sirve para calcular el valor de la capacidad parásita del capítulo 2.2 acoplamientos capacitivos. [Escribir el título del 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 osc g osc osc osc osc g osc osc osc osc g osc osc osc osc osc g o osc osc R R sC sC R sC R R sC sC R sC R R sC sC R sC R R R V sC sC sC     + +         + ⋅     + +         = + ⋅     + +         − = ⋅        − ⋅ = + +              1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 osc osc g osc osc osc g o osc i osc g o osc osc osc i g o osc osc R sC R V sC R sC R R V sC sC V R R V sC R C V R V R C ω ω    ⋅         − = +           +        − − =          − −           ⋅           − −         +         Esta fórmula sirve para calcular el valor de la capacidad parásita del capítulo 2.2 81 [Escribir el título del documento] Ecuación 7 Esta fórmula sirve para calcular el valor de la capacidad parásita del capítulo 2.2 Referencias Bibliografía [1] http://www.ti.com/lit/an/snoa382/snoa382.pdf [2] http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso03 [3] http://www.ti.com/lit/ml/slup202/s [4] http://es.wikipedia.org/wiki/Compatibilidad_electromagn%C3%A9tica [5] EMC for product designers. Tim Williams [6] Testing for EMC compliance: approaches and [7] Electromagnetic compatibility handbook. Kaiser, Kenneth L [8] EMC and the Printed Circuit Board. Mark I. Montrose [9] Electromagnetic compatibility: interference and immunity in equipment and systems [10] Engineering electromagnetic compatibility: principles, measurements, technologies, and computer models Kodali, V. Prasad [Escribir el título del [1] http://www.ti.com/lit/an/snoa382/snoa382.pdf [2] http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso03 - 04/cce/practicas/manuales/sondas_osciloscopio.pdf lup202.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Compatibilidad_electromagn%C3%A9tica Tim Williams [6] Testing for EMC compliance: approaches and techniques. Montrose, Mark I, Nakauchi, Edward M [7] Electromagnetic compatibility handbook. Kaiser, Kenneth L [8] EMC and the Printed Circuit Board. Mark I. Montrose Electromagnetic compatibility: interference and immunity in equipment and systems . Au Engineering electromagnetic compatibility: principles, measurements, technologies, and computer models 82 [Escribir el título del documento] 04/cce/practicas/manuales/sondas_osciloscopio.pdf techniques. Montrose, Mark I, Nakauchi, Edward M Au done, Bruno Engineering electromagnetic compatibility: principles, measurements, technologies, and computer models .