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DISEÑO DE UNA ETAPA DE AMPLIFICACIÓN PARA UN SISTEMA DE BALIZAS ULTRASÓNICAS Presentado por: Adrián Moreno Pina Dirigido por: Álvaro Henández Alonso Jesús Ureña Ureña Alcalá de Henares, a 6 de enero de 2014 Máster Universitario en Sistemas Electrónicos Avanzados Sistemas Inteligentes Departamento de Electrónica

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DISEÑO DE UNA ETAPA DE

AMPLIFICACIÓN PARA UN

SISTEMA DE BALIZAS

ULTRASÓNICAS

Presentado por: Adrián Moreno Pina

Dirigido por: Álvaro Henández Alonso Jesús Ureña Ureña

Alcalá de Henares, a 6 de enero de 2014

Máster Universitario en Sistemas Electrónicos Avanzados Sistemas Inteligentes

Departamento de Electrónica

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TRABAJO FIN DE MASTER Diseño de una etapa de amplificación para un sistema de balizas ultrasónicas

MASTER SISTEMAS ELECTRÓNICOS AVANZADOS, SISTEMAS INTELIGENTES Universidad de Alcalá. Departamento de Electrónica

2

Índice General 1. RESUMEN ................................................................................................................ 11

2. INTRODUCCION ....................................................................................................... 12

2.1 Problemática .................................................................................................... 13

2.2 Justificaciones .................................................................................................. 14

2.3 Contexto ........................................................................................................... 15

2.4 Estructura ......................................................................................................... 15

3. ANTECEDENTES ....................................................................................................... 16

3.1 Introducción a los sistemas de posicionamiento .................................................. 16

3.2 Técnica CDMA ....................................................................................................... 20

Generación de la señal CDMA ................................................................................. 21

Acceso múltiple por división de código (CDMA síncrono) ...................................... 22

CDMA asíncrono ...................................................................................................... 23

4. REGLAS DE DISEÑO DE UN CIRCUITO IMPRESO ...................................................... 25

4.1 Introducción ..................................................................................................... 25

Problemas debidos a la alta velocidad .................................................................... 26

Los dominios del tiempo y la frecuencia ................................................................. 27

Efectos de línea de Transmisión .............................................................................. 28

Impedancia característica y adaptación de impedancia ......................................... 30

Diafonía ................................................................................................................... 31

El rebote de masa y las conmutaciones simultáneas ............................................. 32

Trazado de las pistas de señal ................................................................................. 33

Asignación de capas y selección del sustrato ......................................................... 34

4.2 Conceptos Aplicados al diseño del PCB ........................................................... 35

Líneas de transmisión en PCBs ................................................................................ 36

Impedancia característica en las distintas topologías de un PCB. .......................... 41

Longitudes críticas ................................................................................................... 51

Líneas de transmisión en un PCB ............................................................................ 55

Terminaciones de las líneas .................................................................................... 61

Crosstalk .................................................................................................................. 64

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3

Stack-UP .................................................................................................................. 81

Redes de desacoplo ................................................................................................. 91

Compatibilidad electromagnética ......................................................................... 103

5. DISEÑO DEL PCB .................................................................................................... 110

5.1 Especificaciones de Diseño ............................................................................ 110

5.2 Esquemas Eléctricos ....................................................................................... 111

Etapa de Alimentación .......................................................................................... 111

FPGA ...................................................................................................................... 116

Memorias DDR2 .................................................................................................... 120

Etapa analógica ..................................................................................................... 121

Comunicaciones .................................................................................................... 123

Circuitos periféricos .............................................................................................. 125

5.3 LayOut PCB ..................................................................................................... 127

Áreas del PCB ........................................................................................................ 127

Situación de los componentes .............................................................................. 128

Stack-Up seleccionado .......................................................................................... 133

Rutado del Circuito ................................................................................................ 133

5.4 Especificaciones del sistema .......................................................................... 135

Especificaciones Técnicas ...................................................................................... 135

Especificaciones Eléctricas .................................................................................... 135

Especificaciones Mecánicas .................................................................................. 136

Especificaciones de Funcionamiento .................................................................... 136

6. RESULTADOS ......................................................................................................... 137

6.1 Accesos de usuario ......................................................................................... 137

6.2 Imágenes resultados obtenidos ..................................................................... 138

7. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS ................................................................ 141

8. BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................ 142

9. ANEXOS ................................................................................................................. 145

9.1 Esquemas eléctricos ....................................................................................... 145

9.2 Planos de LayOut ........................................................................................... 153

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4

9.3 Lista de Materiales ......................................................................................... 179

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5

Índice de Figuras

Figura 1: Método de lateración ...................................................................................... 18

Figura 2: Método de Angulación .................................................................................... 19

Figura 3: Técnica CDMA .................................................................................................. 21

Figura 4: CDMA Síncrono ................................................................................................ 22

Figura 5: Espectro de la señal ......................................................................................... 27

Figura 6: Reflexión de la Señal ........................................................................................ 28

Figura 7: Señal de reloj digital ........................................................................................ 29

Figura 8: Construcción de un circuito impreso ............................................................... 30

Figura 9: Terminaciones de señal ................................................................................... 31

Figura 10: Efecto de Diafonía ......................................................................................... 32

Figura 11: Efecto de rebote de masa.............................................................................. 33

Figura 12: Línea de Transmisión I ................................................................................... 36

Figura 13: Línea de Transmisión II .................................................................................. 37

Figura 14: Línea de transmisión III .................................................................................. 38

Figura 15: Línea de transmisión IV ................................................................................. 38

Figura 16: Rizado de la señal .......................................................................................... 40

Figura 17: Impedancia característica I ............................................................................ 40

Figura 18: Impedancia característica II ........................................................................... 41

Figura 19: Impedancia característica III .......................................................................... 41

Figura 20: Modelo de Microstrip .................................................................................... 42

Figura 21: Modelo de Microstrip en paralelo ................................................................. 42

Figura 22: Impedancia característica III .......................................................................... 43

Figura 23: Impedancia característica IV ......................................................................... 43

Figura 24: Impedancia característica V .......................................................................... 44

Figura 25: Microstrip empotrado ................................................................................... 44

Figura 26: Microstrip con dos pistas empotrado ........................................................... 45

Figura 27: Modelo de Stripline ....................................................................................... 45

Figura 28: Modelo de dos pistas Stripline ...................................................................... 46

Figura 29: Impedancia característica VI ......................................................................... 47

Figura 30: Impedancia característica VII ........................................................................ 47

Figura 31: Impedancia característica VIII ....................................................................... 48

Figura 32: Stripline asimétrico ........................................................................................ 48

Figura 33: Impedancia característica IX .......................................................................... 49

Figura 34: Impedancia característica X ........................................................................... 49

Figura 35: Impedancia característica XI .......................................................................... 50

Figura 36: Frecuencia de codo ........................................................................................ 51

Figura 37: Longitud crítica .............................................................................................. 52

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Figura 38: Perturbación por diferencia de longitud ....................................................... 52

Figura 39: Modelo de efecto pelicular ........................................................................... 53

Figura 40: Aumento de la atenuación ............................................................................ 53

Figura 41: Modelo de Surfaceroughness ........................................................................ 54

Figura 42: Absorción dieléctrica ..................................................................................... 54

Figura 43: Tipos de atenuaciones ................................................................................... 55

Figura 44: Lineas diferenciales de un PCB ...................................................................... 55

Figura 45: Modelo de ruido ............................................................................................ 56

Figura 46: Modelo de línea diferencial .......................................................................... 56

Figura 47: Terminación punto a punto ........................................................................... 57

Figura 48: Terminación bidireccional ............................................................................. 57

Figura 49: Interferencia entre símbolos ......................................................................... 58

Figura 50: Análisis de señal ............................................................................................. 58

Figura 51: Diagrama de ojos I ......................................................................................... 59

Figura 52: Diagrama de ojos II ........................................................................................ 59

Figura 53: Diagrama de ojos III ....................................................................................... 59

Figura 54: Diagrama de ojos IV ....................................................................................... 60

Figura 55: Diagrama de ojos V ........................................................................................ 60

Figura 56: Terminaciones de líneas ................................................................................ 61

Figura 57: Serie fuente ................................................................................................... 61

Figura 58: Serie en la fuente con más de una carga....................................................... 62

Figura 59: Ejemplo de serie en la fuente en un PCB ...................................................... 62

Figura 60: Paralelo en la carga........................................................................................ 63

Figura 61: Modelo de Thevenin ...................................................................................... 63

Figura 62: Modelo de AC ................................................................................................ 63

Figura 63: Terminación mediante diodos ....................................................................... 64

Figura 64: Acoplamiento eléctrico.................................................................................. 65

Figura 65: Perturbaciones magnéticas y eléctricas de un PCB ....................................... 65

Figura 66: Acoplamiento inductivo ................................................................................ 66

Figura 67: Acoplamiento capacitivo ............................................................................... 67

Figura 68: Efectos magnéticos ........................................................................................ 67

Figura 69: Efecto magnético sobre otra pista ................................................................ 68

Figura 70: Efectos provocados por un campo eléctrico ................................................. 69

Figura 71: Efecto de dos pistas paralelas ....................................................................... 69

Figura 72: Matriz de capacitancia ................................................................................... 71

Figura 73: Circuito equivalente....................................................................................... 71

Figura 74: Efecto del crosstalk ........................................................................................ 73

Figura 75: Modelo de Backward Crosstalk ó Near-End Crosstalk .................................. 73

Figura 76: Efecto del Crosstalk ....................................................................................... 74

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Figura 77: Efecto del Crosstalk sobre la otra línea ......................................................... 74

Figura 78: Modelo de Forward Crosstalk o Far-End Crosstalk ....................................... 74

Figura 79: Efecto del Crosstalk ....................................................................................... 75

Figura 80: Flanco de subida ............................................................................................ 75

Figura 81: Crostalk provocado por un flanco de subida ................................................. 75

Figura 82: Even Mode ..................................................................................................... 76

Figura 83: Odd Mode ...................................................................................................... 76

Figura 84: Iteración de los campos magnéticos ............................................................. 77

Figura 85: Circulación de corriente I............................................................................... 77

Figura 86: Circulación de corriente II.............................................................................. 78

Figura 87: Circulación de corriente III............................................................................. 78

Figura 88: Circulación de corriente IV ............................................................................ 79

Figura 89: Retardo de propagación ................................................................................ 80

Figura 90: Efecto del Crosstalk ....................................................................................... 80

Figura 91: Circuito Multicapa ......................................................................................... 81

Figura 92: Pre-Preg ......................................................................................................... 81

Figura 93: Propiedades de los materiales ...................................................................... 82

Figura 94: Detalle del Stack-Up ...................................................................................... 82

Figura 95: Detalle Vía y Pad ............................................................................................ 82

Figura 96: Generación de las capas internas .................................................................. 83

Figura 97: Pulido mediante UV ....................................................................................... 83

Figura 98: Proceso final de limpieza ............................................................................... 83

Figura 99: Resultado final del PCB .................................................................................. 84

Figura 100: Realización de los taladros y vías ................................................................ 84

Figura 101: Metalización de las vías ............................................................................... 84

Figura 102: Máscara fotosensible .................................................................................. 85

Figura 103: Atacado químico .......................................................................................... 85

Figura 104: Proceso de UV ............................................................................................. 86

Figura 105: Acabado metálico ........................................................................................ 86

Figura 106: Tipos de Vías ................................................................................................ 87

Figura 107: Panel de PCB ................................................................................................ 87

Figura 108: PCB de Tester ............................................................................................... 87

Figura 109: Camino de menor inductancia .................................................................... 88

Figura 110: Diferencia de alta frecuencia y baja frecuencia .......................................... 89

Figura 111: Densidad de corriente ................................................................................. 89

Figura 112: Discontinuidad entre planos ....................................................................... 89

Figura 113: Clearance de los planos ............................................................................... 90

Figura 114: Circuito equivalente de Stack Up ................................................................ 90

Figura 115: Condensador de Bulk ................................................................................... 91

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Figura 116: Efecto del condensador de Bulk I ................................................................ 91

Figura 117: Efecto del condensador de Bulk II ............................................................... 92

Figura 118: Condensadores de desacoplo de un CI ....................................................... 93

Figura 119: Capacidad equivalente del Stack-Up ........................................................... 93

Figura 120: Impedancia en función de la frecuencia ..................................................... 94

Figura 121: Ancho de banda ........................................................................................... 94

Figura 122: Circuito equivalente .................................................................................... 96

Figura 123: Conexión Vía plano ...................................................................................... 97

Figura 124: Capacidad entre planos ............................................................................. 101

Figura 125: Efecto del FR4 ............................................................................................ 101

Figura 126: Capacidad entre planos ............................................................................. 101

Figura 127: Tipos de materiales dieléctricos ................................................................ 102

Figura 128: Modelo de cavidad .................................................................................... 102

Figura 129: Plano de masa de una FPGA ...................................................................... 103

Figura 130: Curva de coste ........................................................................................... 106

Figura 131: Proceso de fabricación .............................................................................. 107

Figura 132: Elementos EMC de un PCB ........................................................................ 107

Figura 133: Modelos de ruido ...................................................................................... 108

Figura 134: Reglas básicas ............................................................................................ 108

Figura 135: Diagrama de bloques ................................................................................. 110

Figura 136: Conversor 230Vac a 24Vdc ........................................................................ 112

Figura 137: Etapa de entrada de alimentación ............................................................ 112

Figura 138: Conversor de +24Vdc a ±15Vdc ................................................................. 113

Figura 139: Etapa de alimentación de ±15Vdc ............................................................. 113

Figura 140: Conversor de +24Vdc a +5Vdc ................................................................... 114

Figura 141: Etapa de alimentación de 5Vdc ................................................................. 114

Figura 142: Etapa de alimentación de +2.5Vdc y +1.2Vdc ........................................... 115

Figura 143: Etapa de alimentación de +3.3Vdc y +1.8Vdc ........................................... 116

Figura 144: Etapa de alimentación de +0.9Vdc ............................................................ 116

Figura 145: Puerto de programación............................................................................ 117

Figura 146: Memoria de programación ........................................................................ 118

Figura 147: Memoria auxiliar de programación ........................................................... 118

Figura 148: Reloj del sistema ........................................................................................ 119

Figura 149: Condensadores de desacoplo .................................................................... 120

Figura 150: Memorias DDR2 ......................................................................................... 121

Figura 151: Conversor DAC ........................................................................................... 122

Figura 152: Amplificador de potencia .......................................................................... 123

Figura 153: Comunicación USB ..................................................................................... 123

Figura 154: Comunicación Ethernet ............................................................................. 124

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Figura 155: Comunicación WiFi .................................................................................... 125

Figura 156: Sensor de Temperatura ............................................................................. 125

Figura 157: Reloj Calendario ......................................................................................... 126

Figura 158: Puerto libre y Leds de depuración ............................................................. 127

Figura 159: Elementos del PCB ..................................................................................... 128

Figura 160: Circuitos de la tarjeta ................................................................................ 128

Figura 161: Etapa de alimentación, cara Top ............................................................... 129

Figura 162: Etapa de alimentación, cara Bottom ......................................................... 129

Figura 163: Circuitos periféricos ................................................................................... 130

Figura 164: FPGA .......................................................................................................... 130

Figura 165: Memorias DDR2 ......................................................................................... 131

Figura 166: Etapa Analógica ......................................................................................... 131

Figura 167: Puertos Libres ............................................................................................ 132

Figura 168: Etapa de comunicación ............................................................................. 132

Figura 169: Stack Layer de la PCB ................................................................................. 133

Figura 170: Accesos de Usuario .................................................................................... 137

Figura 171: Resultado final I ......................................................................................... 138

Figura 172: Resultado final II ........................................................................................ 139

Figura 173: Resultado final III ....................................................................................... 139

Figura 174: Resultado final IV ....................................................................................... 140

Figura 175: Resultado final V ........................................................................................ 140

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Índice de Tablas

Tabla 1: Longitud critica para familias lógicas ................................................................ 52

Tabla 2: Perdidas por transmisión .................................................................................. 53

Tabla 3: Clases de PCB .................................................................................................... 86

Tabla 4: Modelos de condensadores Multicapa ............................................................ 95

Tabla 5: Tamaños de condensadores multicapa ............................................................ 95

Tabla 6: Porcentaje de condensadores de desacoplo .................................................. 100

Tabla 7: Valor de los condensadores en función de la frecuencia ............................... 100

Tabla 8: Consumos de la tarjeta ................................................................................... 111

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1. RESUMEN En este trabajo se mostrarán los conceptos esenciales a tener en cuenta a la hora de

realizar un diseño electrónico de alta velocidad. Este documento muestra los

elementos hardware y la disposición de los mismos a la hora de llevar a cabo el diseño

de una tarjeta electrónica, impidiendo posibles problemas una vez fabricada y

posibilitando el cumplimiento de las normativas vigentes.

A modo de ejemplo se ha realizado un diseño de una tarjeta de control de un sistema

de posicionamiento interior basado en balizas ultrasónicas. La elección de dicho diseño

está basada en que en él se pueden encontrar los circuitos más característicos y

comunes a los que deberá enfrentarse un diseñador. Contando con circuitos de

potencia, analógicos y digitales de alta velocidad, que hacen de dicho circuito, él

idóneo para mostrar toda la información recibida en la parte teórica.

-------------------------------

This master thesis deals with relevant concepts to be deemed when developing a high-

speed electronic design. It shows the hardware elements and their placement and

arrangement in order to carry out the design of an electronic card, not only avoiding

possible problems appearing after manufacturing, but also enabling compliance with

regulations.

As an guidance example, a design of a control board of an indoor positioning system

based on ultrasonic beacons has been presented. The interest of this design is based

on the fact that most characteristic and common circuits in electronic design can be

found here, such as power electronic circuits, or high-speed analog and digital circuits.

This makes the proposed design suitable to show all the techniques, considerations

and information described previously in the theoretical part.

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12

2. INTRODUCCION En el presente trabajo se detalla los detalles técnicos existentes a la hora de

implementar o diseñar un circuito impreso. Debido a las altas velocidades de los

circuitos digitales y el nivel de integración de la electrónica que encontramos en estos

días, el diseño de circuitos impresos se ha convertido en una especialidad de muchos

diseñadores electrónicos de la actualidad.

Antiguamente los diseñadores electrónicos que tenían que enfrentarse a un diseño

carecían de las herramientas informáticas que actualmente se tiene, su método de

diseño y rutado era de modo manual y carecían de análisis informáticos sobre posibles

efectos que podrían aparecer en la tarjeta una vez fabricada, dificultando el proceso

de diseño y fabricación del mismo.

Es cierto, que la electrónica ha variado mucho desde su comienzo, llegando a obtener

niveles de integración y velocidad de las señales unas 1000 veces mayor que en sus

inicios. La dificultad en los primeros diseños electrónicos se basaba en la colocación de

los componentes que formaban el circuito en la placa, teniendo en cuenta la manera

más simple para llevar a cabo el proceso de rutado y el tamaño de la misma.

A comienzos de los años 80 el nivel de integración aumento y la velocidad de

conmutación de los procesadores se disparó, apareciendo los primeros problemas de

acoplamiento y diseño de las líneas de transmisión. Con la aparición de los

ordenadores personales el nivel de integración llegó a su punto óptimo, donde era

necesario conseguir que un gran número de componentes y conexiones funcionaran

en un pequeño espacio. La respuesta a esto fue los circuitos multicapa, dichos circuitos

impresos permitían al diseñador llevar a un gran número de señales por la tarjeta sin

aumentar el tamaño de la misma. La unión de esta tecnología junto con los circuitos

integrados en SMD permitieron a los diseñadores llevar la tecnología a el plano del

diseño 3D.

La aparición con el tiempo de procesadores de velocidad mayor, los problemas

técnicos que aparecían en las transmisión de las señales aumentaron siendo de estudio

el comportamiento y aparición de los primeros manuales técnicos sobre el correcto

diseño de circuitos integrados.

A partir de la última década las frecuencias de los circuitos integrados fueron

multiplicándose complicando aún más el diseño de las tarjetas electrónicas. La ayuda a

este problema apareció gracias al aumento en la computación informática y la

aparición de software de diseño y simulación del comportamiento de un diseño

electrónico que aplican las reglas estudiadas en dicho documento.

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13

Las herramientas informáticas que existen actualmente necesitan de un diseñador

experto y con conocimientos en las reglas existentes a la hora de acontecer un diseño

electrónico. En el presente trabajo se llevará a cabo la explicación y demostración de

las reglas a tener en cuenta a la hora de diseñar un circuito electrónico de alta

frecuencia. Para llevar a cabo dicha explicación se diseñara una tarjeta electrónica que

combina el diseño digital de alta velocidad con el diseño analógico de alta potencia.

La tarjeta electrónica forma parte de un sistema de posicionamiento interior basado

en balizas de ultrasonidos que tienen la función de emitir impulsos de ultrasonidos al

entorno que serán captados por el receptor, posicionando el mismo.

Dicha tarjeta por lo tanto contendrá una parte digital de procesamiento de la señal de

ultrasonidos a enviar basado en una arquitectura abierta de una FPGA, también dicho

procesador tendrá la responsabilidad de llevar a cabo la comunicación con un usuario

a través de una conexión vía Ethernet y USB.

En cuanto a la etapa de potencia se divide en dos partes, en la etapa de alimentación y

la etapa de amplificación de la señal de ultrasonidos. La etapa de potencia tendrá que

convertir la alimentación de la red de 220Vac a las diferentes alimentaciones que tiene

la tarjeta. La etapa de amplificación estará compuesta por una batería de conversores

ADC y Amplificadores de potencia que tendrán la función de aumentar la potencia del

pulso ultrasónico para ser enviado las balizas de las mismas.

En las siguientes páginas del documento se detallarán todas las etapas y diferentes

circuitos de los que está compuesta la tarjeta explicando teóricamente los efectos que

podemos encontrar en el diseño y las razones o justificaciones de porque se ha llevado

a cabo el diseño del mismo de dicha manera.

2.1 Problemática

El gran problema que se encuentra actualmente en el diseño electrónico se divide en

ciertos apartados:

- Problemas del nivel de integración -> Debido a la cantidad de funcionalidades

y reducidos tamaños de los diseños electrónicos actuales, pues dificulta y

encarece el método de fabricación y ensamblaje de los componentes

electrónicos en la tarjeta. Antiguamente en los primeros diseños electrónicos,

los componentes de las tarjetas eran de un tamaño aparentemente grande y el

método de montaje era la inserción, por lo que simplificaba mucho el proceso

de montaje de las tarjetas electrónicas. A medida que el número de

prestaciones fue en aumento los componentes fueron reduciendo de tamaño

hasta llegar en la actualidad al orden de micras en el tamaño de los mismos.

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Pero la gran evolución se dio cuando se introdujeron los componentes en SMD.

Este tipo de componentes permitían a los diseñadores la utilización de las dos

caras de las tarjetas para el posicionamiento de los dispositivos, lo que redujo

el tamaño de las mismas.

A medida que los componentes fueron reduciendo el tamaño, aparecieron

ciertos problemas en el montaje de los mismos, pues era necesaria la

utilización de maquinaria y utillaje especializado para llevar a cabo el montaje

de los componentes sobre el circuito.

- Problemas de temperatura -> Debido a lo comentado anteriormente, el

aumento de nivel de integración junto con el aumento de la velocidad de los

dispositivos ha llevado a un amento en la temperatura de los diseños

electrónicos. Está es una de las mayores problemáticas a las que se enfrenta un

diseñador a la hora de llevar a cabo la colocación y disposición de los

componentes en una tarjeta, pues dicho posicionamiento recaerá en un futuro

en la posible colocación mecánica de radiadores y ventiladores que permitan

evacuar el calor de dichos componentes al exterior. Es por ello que habrá que

tener en cuenta a la hora de llevar el diseño electrónico el uso de planos

mecánicos y colocación de los componentes en la tarjeta a diseñar.

- Problemas de acoplamientos y ruidos en la señal -> Sin duda este es uno de los

mayores problemas a los que se enfrenta un diseñador electrónico a la hora de

realizar una tarjeta. Debido a las causas anteriormente comentadas, alto nivel

de integración y aumento de la velocidad y número de señales el trazado de las

pistas por el circuito y acomodación de las mismas se ha convertido en una de

las tareas más complejas en el diseño de las mismas.

En el presente trabajo se tratará de justificar las acciones tomadas durante el diseño

del circuito, la colocación de los componentes, selección de los mismos y rutado de las

señales en la tarjeta de control del sistema de posicionamiento interno basado en

balizas ultrasónicas.

2.2 Justificaciones

Existen en el mercado actualmente tarjetas electrónicas que contienen la mayor parte

de la electrónica de cómputo necesaria para el control de las balizas del sistema de

posicionamiento, pero su precio y recursos son demasiados elevados para la aplicación

final a diseñar.

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Es por ello que la justificación de llevar a cabo el diseño y fabricación de una tarjeta

que contenga únicamente la electrónica requerida por la aplicación, que permitirá

disminuir el precio del sistema de posicionamiento y aumentar las características del

sistema, optimizando también el tamaño del equipo.

2.3 Contexto

El grupo de investigación GEINTRA (Grupo de Ingeniería Electrónica Aplicada a Espacios

Inteligentes y Transporte). Es un grupo oficialmente reconocido por la UAH (referencia

CCTT2006/R37) que aglutina a un total de 23 profesores doctores y numerosos

becarios asociados a distintos proyectos de investigación y programas de formación.

Las líneas de investigación abordadas comprenden un amplio conjunto de áreas de

trabajo en aplicaciones relacionadas, principalmente, con el uso de la tecnología

electrónica en los espacios inteligentes y los sistemas de transporte.

El grupo GEINTRA participa de forma permanente en un gran número de proyectos de

investigación, tanto de financiación pública como privada. Fruto de la intensa labor

investigadora llevada a cabo se genera de forma continuada una importante actividad

de: transferencia tecnológica a diversas empresas del sector electrónico, divulgación

de resultados en revistas de alto índice de impacto, ponencias en congresos, desarrollo

de tesis doctorales, generación de patentes, etc.

El presente trabajo está relacionado con las actividades de investigación sobre

sistemas de posicionamiento interior, basados en balizas ultrasonicas.

2.4 Estructura

En la primera parte del documento se tratarán todos los aspectos teóricos

relacionados con el diseño de un circuito impreso.

En esta sección se detallarán las reglas e implantaciones necesarias que se deberán

llevar a cabo durante la fase de diseño, antes de la fabricación del circuito. En ella se

tratarán los temas relacionados con las terminaciones de las líneas de transmisión, los

efectos de acople entre las líneas, la utilidad y uso de los condensadores de desacoplo

y los efectos y soluciones con los problemas relacionados con EMC.

En la segunda parte del documento se tratará un ejemplo de diseño implementado

para el control de un sistema de posicionamiento basado en balizas ultrasónicas. En

esta tarjeta se observan distintos tipos de electrónicas de potencia, digital y analógica

que deberán coexistir en el mismo entorno. Para ello será necesario el uso de las

reglas explicadas en la primera parte del documento.

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3. ANTECEDENTES

3.1 Introducción a los sistemas de posicionamiento

Aunque el trabajo presentado está más relacionado a explicar las reglas básicas a

implementar a la hora de realizar un circuito impreso, se ha utilizado a modo de

ejemplo el diseño de un PCB que se encargará del control de un sistema de

posicionamiento interior basado en ultrasonidos.

Desde hace muchos años el ser humano ha intentado buscar las formas de

posicionarse dentro del mundo que le rodea. Ya era desde la antigüedad cuando los

navegantes utilizaban la cosmología como elemento necesario para llevar a cabo la

navegación de sus naves a través de los mares.

Posteriormente en la edad media aparecieron novedosos artilugios como el astrolabio,

que utilizaban la posición del Sol para conocer la latitud a la que se encontraban los

navíos.

A comienzos del siglo XX empezaron a aparecer los primeros sistemas electrónicos de

posicionamiento basados en balizas electrónicas que transmitían una señal de radio,

que era captada por los navíos y a través de triangulación, con esta ayuda, estos eran

capaces de posicionarse dentro de los océanos.

A lo largo del siglo XX los sistemas electrónicos fueron evolucionando hasta llegar al

sistema de posicionamiento global, basado en satélites geoestacionarios denominado

GPS. El GPS se ha convertido en una herramienta fundamental en los tiempos que

corren permitiendo llevar a cabo el guiado de barcos, aviones y ayudando a los

conductores a encontrar su destino cuando llevan su automóvil.

Pero el GPS presenta un fundamental inconveniente y es que su uso queda delimitado

a espacios exteriores impidiendo su utilización en los espacios cerrados. La necesidad

de llevar a cabo el posicionamiento en espacios cerrados ha aumentado su demanda

en función del desarrollo tecnológico de la robótica y del desarrollo de dispositivos

electrónicos móviles personales (teléfonos, tabletas electrónicas….).

Debido a esta necesidad de consumo ha sido necesario desarrollar sistemas que nos

permitan conocer nuestra posición o la posición de un robot móvil en un espacio

interior. No existe en la actualidad un sistema ni técnica estandarizada para el

posicionamiento interior que permita definir una arquitectura fija de sistemas, a

continuación se mostrarán las utilidades de los sistemas de posicionamiento, los

sistemas más comúnmente utilizados y que se encuentran a nuestro alcance.

Pero, ¿Cuáles pueden ser las aplicaciones de un sistema de posicionamiento interior?

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- Localización y guiado de personas dentro de infraestructuras.

- Sistemas y servicios de emergencias.

- Aplicaciones de guiado de personal y enfermos en hospitales.

- Juegos.

- Modelado de infraestructuras.

- ….

Las características principales que diferencia de un sistema de posicionamiento a otro

son las siguientes:

- Sistema diseñado para posicionamiento Interior o Exterior.

- Si las posiciones son físicas o simbólicas.

- Si la posición dictada por el sistema es absoluta o relativa.

- Precisión.

- Escala de operación.

- Algoritmos de procesamiento.

- Sistema de sensorización.

- Reconocimiento del objeto.

- Coste.

- Operación en tiempo real o procesado.

- Limitaciones.

Los sistemas de posicionamiento se diferencian en dos tipos, dependiendo de la

información que generan:

- Posición física: Proporciona una posición física respecto de un origen de

referencia. Por ejemplo el GPS.

- Posición simbólica: Proporciona una posición relativa a un objeto o punto de un

escenario conocido. Por ejemplo la distancia en un punto de un edificio a la

salida más cercana.

En cuanto a la sensorización más comúnmente utilizada, se destacan:

- Sistemas de posicionamiento global.

o GPS.

o GSM, UMTS, WiMAX.

- Sistemas de posicionamiento local.

o Encoders. Basados en odometría.

o Ultrasonidos. Basados en la medición del tiempo de vuelo de la señal.

o Infrarrojos y Laser. Basados en principios de interferometría.

o Sistemas de radio frecuencia.

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LORAN

Radar

WiFi

Bluetooth

Zigbee

RFID

Las técnicas de posicionamiento más comúnmente utilizados son tres:

- Triangulación

- Análisis del escenario

- Proximidad

La técnica de triangulación o multilateración se basa en el uso de las propiedades

geométricas o triángulos para la localización del objeto. Existen dos métodos:

- Lateración

- Angulación

La lateración consiste en la medida de las distancias de balizas al objeto. Para la

localización e 2D es necesario el uso de tres balizas no colineales, mientras que para la

localización 3D es necesario el uso de 4 balizas.

Figura 1: Método de lateración

Para el uso de esta técnica existen tres tipos de medidas:

- Medida Directa. Requiere una acción física o movimiento del objeto. Es

complicada de llevar a cabo en la realidad.

- Tiempo de Vuelo. Se basa en la medición del tiempo que tarda la señal en

recorrer la distancia entre la baliza y el objeto.

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- Atenuación de la Señal. Medida de la perdida de intensidad de la señal en

función de la distancia.

La técnica de angulación se basa en medir el ángulo de incidencia que existe entre la

baliza y el objeto móvil. Para el posicionamiento en 2D es necesario un mínimo de 2

balizas.

Figura 2: Método de Angulación

Es un método utilizado en antenas arrays y en los sistemas de navegación.

En cuanto a las técnicas de proximidad. Se basan en determinar cuándo un objeto está

cercano a una posición conocida. Existen tres métodos para ello.

- Contacto físico.

- Monitorizando la distancia a un acceso inalámbrico.

- A través de un sistema de identificación automática, como por ejemplo son los

códigos de barras, tarjetas ID…

La técnica de análisis del escenario se basa en la utilización de señales que barren todo

el espacio y analizan el movimiento de objetos en dicho espacio en función del tiempo

transcurrido. Ejemplos de sistemas que utilizan estas técnicas son los radares y

sonares.

Para llevar a cabo el posicionamiento de objetos es necesario el desarrollo de una

infraestructura que deberá de contener los elementos hardware que posibiliten la

localización. Estos elementos deberán estar compuestos por la red de sensores, la red

de comunicación la unidad de procesamiento de la información y el software de

control necesario.

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Una vez llevado a cabo la introducción sobre los diferentes tipos de sistemas de

posicionamiento y el hardware necesario para llevarlo a cabo hay que destacar el

método utilizado y presentado en este trabajo. El sistema de posicionamiento

desarrollado por este trabajo consiste en un sistema de posicionamiento basado en

balizas ultrasónicas, en concreto cinco que permiten realizar el posicionamiento de un

objeto móvil dentro de un espacio 3D.

Nuestro sistema de posicionamiento estará compuesto por unos sensores ultrasónicos

que deberán de ser capaces de enviar una información única por cada baliza al objeto

móvil a localizar. Dicho objeto móvil deberá de procesar la información y ser capaz de

analizar la distancia existente a cada una de las balizas, permitiéndole así localizarse

dentro del escenario.

Para la encriptación de la información será necesaria la utilización de codificaciones y

técnicas especiales de codificación como es el CDMA.

3.2 Técnica CDMA

La multiplexación por división de código, acceso múltiple por división de

código o CDMA (del inglés Code División Múltiple Access) es un término genérico para

varios métodos de multiplexación o control de acceso al medio basados en la

tecnología de espectro expandido.

La traducción del inglés spread spectrum se hace con distintos adjetivos según las

fuentes; pueden emplearse indistintamente espectro ensanchado, expandido, difuso o

disperso para referirse en todos los casos al mismo concepto. Habitualmente se

emplea en comunicaciones inalámbricas (por radiofrecuencia), aunque también puede

usarse en sistemas de fibra óptica o de cable.

En CDMA, la señal se emite con un ancho de banda mucho mayor que el precisado por

los datos a transmitir; por este motivo, la división por código es una técnica de acceso

múltiple de espectro expandido. A los datos a transmitir simplemente se les aplica la

función lógica XOR con el código de transmisión, que es único para ese usuario y se

emite con un ancho de banda significativamente mayor que los datos.

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Figura 3: Técnica CDMA

Generación de la señal CDMA

A la señal de datos, con una duración de pulso Tb, se le aplica la función XOR con el

código de transmisión, que tiene una duración de pulso Tc. (Nota: el ancho de banda

requerido por una señal es 1/T, donde T es el tiempo empleado en la transmisión de

un bit). Por tanto, el ancho de banda de los datos transmitidos es 1/Tb y el de la señal

de espectro expandido es 1/Tc. Dado que Tc es mucho menor que Tb, el ancho de

banda de la señal emitida es mucho mayor que el de la señal original, y de ahí el

nombre de "espectro expandido".

Cada usuario de un sistema CDMA emplea un código de transmisión distinto (y único)

para modular su señal. La selección del código a emplear para la modulación es vital

para el buen desempeño de los sistemas CDMA, porque de él depende la selección de

la señal de interés, que se hace por correlación cruzada de la señal captada con el

código del usuario de interés, así como el rechazo del resto de señales y de las

interferencias multi-path (producidas por los distintos rebotes de señal).

El mejor caso se presenta cuando existe una buena separación entre la señal del

usuario deseado (la señal de interés) y las del resto; si la señal captada es la buscada, el

resultado de la correlación será muy alto, y el sistema podrá extraer la señal. En

cambio, si la señal recibida no es la de interés, como el código empleado por cada

usuario es distinto, la correlación debería ser muy pequeña, idealmente tendiendo a

cero (y por tanto eliminando el resto de señales). Y además, si la correlación se

produce con cualquier retardo temporal distinto de cero, la correlación también

debería tender a cero. A esto se le denomina autocorrelación y se emplea para

rechazar las interferencias multi-path.

En general, en división de código se distinguen dos categorías básicas: CDMA síncrono

(mediante códigos ortogonales) y asíncrono (mediante secuencias pseudoaleatorias).

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Acceso múltiple por división de código (CDMA síncrono)

El CDMA síncrono explota las propiedades matemáticas de

ortogonalidad entre vectores cuyas coordenadas representan los datos a transmitir.

Por ejemplo, la cadena binaria "1011" sería representada por el vector (1, 0, 1, 1).

Figura 4: CDMA Síncrono

Dos vectores pueden multiplicarse mediante el producto escalar (·), que suma los

productos de sus respectivas coordenadas. Si el producto escalar de dos vectores es 0,

se dice que son ortogonales entre sí. (Nota: si dos vectores se definen u = (a, b) y v = (c,

d); su producto escalar será u·v = a*c + b*d).

Algunas propiedades del producto escalar ayudan a comprender cómo funciona

CDMA. Si los vectores a y b son ortogonales, y representan los códigos de dos usuarios

de CDMA síncrono A y B, entonces:

Ecuación 1

Ecuación 2

Ecuación 3

Ecuación 4

Por tanto, aunque el receptor capte combinaciones lineales de los vectores a y b (es

decir, las señales procedentes de A y B al mismo tiempo, sumadas en el aire), si conoce

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el código de transmisión del usuario de interés siempre podrá aislar sus datos de los

del resto de usuarios, simplemente mediante el producto escalar de la señal recibida

con el código del usuario; al ser el código del usuario ortogonal respecto a todos los

demás, el producto aislará la señal de interés y anulará el resto. Este resultado para

dos usuarios es extensible a todos los usuarios que se desee, siempre que existan

códigos ortogonales suficientes para el número de usuarios deseado, lo que se logra

incrementando la longitud del código.

Cada usuario de CDMA síncrono emplea un código único para modular la señal, y los

códigos de los usuarios en una misma zona deben ser ortogonales entre sí. En la

imagen se muestran cuatro códigos mutuamente ortogonales. Como su producto

escalar es 0, los códigos ortogonales tienen una correlación cruzada igual a cero, y, en

otras palabras, no provocan interferencias entre sí.

Este resultado implica que no es necesario emplear circuitería de filtrado en frecuencia

(como se emplearía en FDMA), ni de conmutación de acuerdo con algún esquema

temporal (como se emplearía en TDMA) para aislar la señal de interés; se reciben las

señales de todos los usuarios al mismo tiempo y se separan mediante procesado

digital.

En el caso de IS-95, se emplean códigos ortogonales de Walsh de 64 bits para codificar

las señales y separar a sus distintos usuarios.

CDMA asíncrono

Los sistemas CDMA síncronos funcionan bien siempre que no haya excesivo retardo en

la llegada de las señales; sin embargo, los enlaces de radio entre teléfonos móviles y

sus bases no pueden coordinarse con mucha precisión. Como los terminales pueden

moverse, la señal puede encontrar obstáculos a su paso, que darán origen a cierta

variabilidad en los retardos de llegada (por los distintos rebotes de la señal, el efecto

Doppler y otros factores). Por tanto, se hace aconsejable un enfoque algo diferente.

Por la movilidad de los terminales, las distintas señales tienen un retardo de llegada

variable. Dado que, matemáticamente, es imposible crear secuencias de codificación

que sean ortogonales en todos los instantes aleatorios en que podría llegar la señal, en

los sistemas CDMA asíncronos se emplean secuencias únicas "pseudoaleatorias" o de

"pseudorruido" (en inglés, PN sequences). Un código PN es una secuencia binaria que

parece aleatoria, pero que puede reproducirse de forma determinista si el receptor lo

necesita. Estas secuencias se usan para codificar y decodificar las señales de interés de

los usuarios de CDMA asíncrono de la misma forma en que se empleaban los códigos

ortogonales en el sistema síncrono.

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Las secuencias PN no presentan correlación estadística, y la suma de un gran número

de secuencias PN resulta en lo que se denomina interferencia de acceso múltiple (en

inglés, MAI, multiple access interference), que puede estimarse como un

proceso gaussiano de ruido que sigue el teorema central del límite estadístico. Si las

señales de todos los usuarios se reciben con igual potencia, la varianza (es decir, la

potencia del ruido) de la MAI se incrementa en proporción directa al número de

usuarios. En otras palabras, a diferencia de lo que ocurre en CDMA síncrono, las

señales del resto de usuarios aparecerán como ruido en relación con la señal de

interés, y provocarán interferencia con la señal de interés: cuantos más usuarios

simultáneos, mayor interferencia.

Por otra parte, el hecho de que las secuencias sean aparentemente aleatorias y de

potencia distribuida en un ancho de banda relativamente amplio conlleva una ventaja

adicional: son más difíciles de detectar en caso de que alguien intente captarlas,

porque se confunden con el ruido de fondo. Esta propiedad ha sido aprovechada

durante el siglo XX en comunicaciones militares.

Todos los tipos de CDMA aprovechan la ganancia de procesado que introducen los

sistemas de espectro extendido; esta ganancia permite a los receptores discriminar

parcialmente las señales indeseadas. Las señales codificadas con el código PN

especificado se reciben, y el resto de señales (o las que tienen el mismo código pero

distinto retardo, debido a los diferentes trayectos de llegada) se presentan como ruido

de banda ancha que se reduce o elimina gracias a la ganancia de procesado.

Como todos los usuarios generan MAI, es muy importante controlar la potencia de

emisión. Los sistemas CDMA síncrono, TDMA o FDMA pueden, por lo menos en teoría,

rechazar por completo las señales indeseadas (que usan distintos códigos, ranuras

temporales o canales de frecuencia) por la ortogonalidad de estos esquemas de acceso

al medio. Pero esto no es cierto para el CDMA asíncrono; el rechazo de las señales

indeseadas sólo es parcial. Si parte (o el total) de las señales indeseadas se reciben con

potencia mucho mayor que la de la señal deseada, ésta no se podrá separar del resto.

Para evitar este problema, un requisito general en el diseño de estos sistemas es que

se controle la potencia de todos los emisores; se busca asegurar que la potencia

captada por el receptor sea aproximadamente la misma para todas las señales

entrantes. En los sistemas de telefonía celular, la estación base emplea un esquema de

control de potencia por bucle cerrado (fast closed-loop power control, en inglés) para

controlar estrictamente la potencia de emisión de cada teléfono.

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4. REGLAS DE DISEÑO DE UN CIRCUITO IMPRESO

4.1 Introducción

Cuando se debe diseñar una nueva tarjeta de circuito impreso multicapa compleja con

cuatro o más capas, con frecuencias de reloj muy altas, con comunicaciones de alta

velocidad, con tensiones de alimentación bajas, con alta complejidad de conexionado,

con memorias de alta velocidad (DDR2 por ejemplo) y con circuitos integrados con

muchas patillas, se presenta un importante reto: asegurar la integridad de la señal.

Para estar al día en el mundo de la electrónica en continuo cambio, cada vez con

circuitos integrados más densos operando cada vez con mayores velocidades, un

ingeniero de diseño tiene que ser consciente de los continuos nuevos retos de diseño.

Los efectos como las líneas de transmisión, la falta de adaptación de impedancias, la

diafonía y los rebotes de masa (“groundbounce”) pueden impedir que el producto

funcione correctamente. Del mismo modo, estos efectos pueden crear problemas

difíciles de encontrar y difíciles de resolver que pueden retardar el inicio de la

producción del nuevo producto.

Los diseños digitales han sido tradicionalmente bastante más inmunes a los problemas

más comunes en los sistemas analógicos. Las interferencias electromagnéticas (EMI) o

el trazado de la tarjeta de circuito impreso (TCI) no han representado grandes

problemas en los circuitos digitales de baja velocidad. Desde hace un tiempo, la

tecnología ha cambiado y no para facilitar el proceso del diseño electrónico.

La comprensión y el control de la integridad de la señal (calidad de señal) son aspectos

esenciales para el diseñador para realizar su diseño tal como se espera. Hay varios

aspectos importantes en la integridad de la señal a considerar: la miniaturización, la

alta densidad de los encapsulados, la disminución de los anchos de pista, la

disminución de la separación entre pistas, las tecnologías incompatibles cerca unas de

otras, las bajas tensiones de alimentación, las altas corrientes de alimentación, los

niveles lógicos bajos, los bajos márgenes de ruido, las señales digitales de alta

frecuencia, las altas velocidades de los datos, los componentes rápidos con altas

corrientes de conmutación, los encapsulados con muchas patillas de E/S, los efectos de

las líneas de transmisión, y el número de capas y su funcionalidad en las TCIs.

La miniaturización de los componentes obliga a los diseñadores electrónicos a colocar

uno muy cerca del otro. Simplemente no hay espacio adicional disponible en las TCIs.

La alta densidad de componentes requiere disminuir el ancho de las pistas y la

separación entre ellas, con lo que se propicia tener problemas de diafonía. Como el

nivel de integración de sistemas se hace mayor día a día, provoca que diferentes

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tecnologías y funciones (como la fuente de alimentación, los circuitos digitales, los

subsistemas analógicos o los módulos de RF) se deban disponer cerca de las demás.

Las frecuencias de operación, los niveles de impedancia, así como los niveles de

tensión y corriente varían en gran medida entre ellas y pueden interferir entre las

diferentes tecnologías cercanas. Los niveles de tensión de alimentación disminuyen

debido a los cambios en los procesos productivos de los semiconductores. Hoy en día,

las tensiones como 5V, 3.3V, 2.8V, 2.5V, 1.8V, 1.5V son comunes en los sistemas

electrónicos.

Los dispositivos de baja tensión utilizan niveles lógicos bajos, y como resultado, los

márgenes de ruido del sistema también son bajos.

En los sistemas de alto rendimiento, el consumo de energía es alto, tienen bajas

tensiones de alimentación y en consecuencia circulan corrientes de alimentación muy

altas. Los dispositivos rápidos no toleran largas pistas en las TCI sin las adaptaciones de

impedancia adecuadas, debido a las reflexiones en las líneas de transmisión, que

pueden reducir la calidad de la señal. A bajas velocidades, la respuesta en frecuencia

de la pista tiene poca influencia sobre la señal, a menos que la pista sea excesivamente

larga.

Conforme aumenta la velocidad, el número de efectos de alta velocidades más y más

importante. La inductancia de las pistas conectadas a los circuitos integrados (CIs) con

encapsulados con muchas patillas de E/S puede introducir nuevos retos como los

efectos del rebote de masa (“groundbounce”).

Problemas debidos a la alta velocidad

Los problemas y efectos comunes a los que se enfrenta el diseñador durante el diseño

de alta velocidad digital y sus pruebas son típicamente:

- Efectos de línea de transmisión

- Desadaptación de impedancia

- Diafonía

- Rebotes de masa (“groundbounce”)

- Atenuación de la señal

Estos efectos pueden obstaculizar seriamente la integridad, la calidad y la respuesta de

la señal. Sólo se puede superar estos problemas primero entendiendo la base de sus

síntomas, en segundo lugar estudiando cuidadosamente el diseño a realizar para

identificar las áreas más problemáticas y en tercer lugar siguiendo unas buenas

técnicas de diseño. Descuidar estos efectos y simplemente cerrar los ojos durante la

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fase de diseño no ayudará a evitar y resolver los problemas de integridad, propiciando

retardos en el desarrollo y en la llegada del producto al mercado.

Localizar el origen de los problemas que puedan existir en el prototipo, por no

mencionar su solución puede ser difícil. Soldar hilos o unos componentes al aire en una

TCI problemática no suele solucionar prácticamente nada, sino que simplemente

puede crear todavía más problemas. En los diseños de alta velocidad, el conocimiento

y la previsión son los factores clave para evitar que estos problemas aparezcan.

Los dominios del tiempo y la frecuencia

Hoy en día, la mayoría de los diseños de sistemas electrónicos principalmente son

digitales. Las señales analógicas se convierten normalmente al mundo digital tan

pronto como es posible porque así es más fácil procesarlas.

El ancho de banda de una señal digital depende de la forma de la señal, tiempos de

subida y bajada, los métodos de modulación, etc. Sin embargo, el ancho de banda de la

señal se propaga a través de un amplio espectro que excede la frecuencia de su banda

base (frecuencia fundamental) debido a los flancos verticales de la señal digital.

Figura 5: Espectro de la señal

La figura muestra dos señales de reloj y sus espectros de frecuencia. Las frecuencias de

las señales son iguales (100 MHz), pero los tiempos de subida son diferentes (2 ns y

100 ps). Cuando los tiempos de conmutación de las señales son más rápidos, el

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espectro de frecuencia de sus armónicos se extiende a mayores frecuencias (señal y

espectro rojos en la figura). Cuanta más alta es la frecuencia, más probable es tener

problemas de integridad y compatibilidad electromagnética.

Efectos de línea de Transmisión

Conforme aumenta la velocidad de la señal, se deben considerar los efectos de línea

de transmisión en la pista. Estos efectos entran en juego cuando la longitud de la pista

de circuito impreso (o cualquier otro cableo conductor que lleve la señal) es tan larga

que el retardo de la señal hacia atrás y hacia adelante por la pista es mayor que el

tiempo de conmutación de la señal.

Las diferencias entre la impedancia característica de la pista y la impedancia de salida

del conductor o la impedancia de entrada de la carga crean reflexiones de la señal.

Estas reflexiones, a su vez distorsionan la forma de onda de la señal de la figura.

Las reflexiones reducen los márgenes de ruido del sistema y pueden causar fallos no

deseados en las señales. Los efectos de líneas de transmisión dependen del tiempo de

conmutación y no de la frecuencia de la señal.

Figura 6: Reflexión de la Señal

La figura muestra gráficamente la diferencia entre las oscilaciones y las reflexiones.

Nótese el alisamiento de la señal entre cada transición; lo cual es característico de las

reflexiones.

Esta parte lisa o llana puede dar una idea del retardo de propagación de la línea de

transmisión. Las oscilaciones se muestran mayormente como el comportamiento típico

de un circuito estándar L-C con una mayor frecuencia. Se puede optar por utilizar un

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solo dispositivo rápido (con señales de flancos rápidos) en un sistema de baja

velocidad. En este caso, los efectos de líneas de transmisión pueden dar problemas

inesperados. Los efectos de línea de transmisión deben tenerse en cuenta en todos los

sistemas que contienen señales rápidas, sin importarla frecuencia de la señal de reloj.

Figura 7: Señal de reloj digital

La figura muestra señales de reloj (verdes arriba y abajo) que tienen frecuencias

idénticas, pero diferentes tiempos de conmutación. Nótese que la señal con tiempos

lentos de conmutación resulta en señales de buena calidad en la carga (roja superior),

pero los tiempos rápidos de subida generan una gran distorsión en la carga (roja

inferior). El material dieléctrico de la TCI afecta al retardo de propagación de la señal.

Cuanto mayor es la constante dieléctrica del sustrato, el retardo de propagación es

más alto. Como regla general, el retardo de propagación TPD de una pista con un

dieléctrico FR-4 típico de una TCI es de aproximadamente 5,5 ns/m.

La longitud de una pista de TCI en la que se deben considerar los efectos de línea de

transmisión (oscilaciones y sobre-impulsos) depende del retardo de propagación y del

tiempo de subida del flanco. La longitud máxima de una línea de transmisión, sin

necesitar adaptación de impedancia es Lmax=tr/4tpd, donde Lmáx es la longitud

máxima de la pista, tr es el tiempo de subida de la señal y tPD es el retardo de

propagación de la señal. Por ejemplo, si el tiempo de subida/bajada de la señal (tr) es

de 2 ns, y el retardo de propagación de la señal es de 5,5 ns/m, la longitud máxima de

una pista trazada sin terminaciones es de 90 mm. Si hay múltiples cargas conectadas a

la pista, la capacidad de estas cargas aumenta aún más el retardo de propagación.

Por lo tanto, como un resultado, una pista muy cargada requiere adaptación de

impedancias, incluso con pistas más cortas que una pista ligeramente cargada.

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Impedancia característica y adaptación de impedancia

Cada conductor tiene una impedancia característica, que depende de sus limitaciones

físicas. La impedancia característica ZO se refiere a la línea de transmisión equivalente

si el conductor fuese infinitamente largo. Un conductor uniforme adaptado con su

impedancia característica no tiene ondas estacionarias (reflexiones). Por lo tanto, tiene

una relación constante de tensión a corriente a una frecuencia dada, en cada punto del

conductor. La impedancia característica de cada tipo de conductor depende de su

construcción: las dimensiones, la forma de la ruta de retorno de la señal, las

propiedades dieléctricas, etc.

Los circuitos impresos normalmente contienen pistas tipo microstrip y stripline. Al

igual que con todos los tipos de conductores, la impedancia característica de estas

pistas dependen de las dimensiones de la pista y de la construcción del circuito

impreso.

Figura 8: Construcción de un circuito impreso

Típicamente, la impedancia de una pista “microstrip” está en un intervalo de 50 a 150

Ω, y la de una “stripline” en una gama de 30 a 80 Ω, debido a la mayor proximidad al

plano de masa. Se necesita la conexión de una fuente de señal (generador) a una carga

para que la transferencia de la señal tenga lugar. Si las impedancias de la fuente y de la

carga son distintas inevitablemente habrá reflexiones y pérdidas de señal. Ajustando

las impedancias (adaptación de impedancias) de las distintas partes del sistema, el

diseñador puede minimizar estas reflexiones y garantizar la calidad de la señal

adecuadamente.

Por ejemplo, un sistema de distribución de vídeo requiere el uso de conexiones de 50 o

75 Ω con el fin de conectar varios sistemas juntos. Con el vídeo, las reflexiones debido

a la desadaptación de impedancias pueden causar ruido y efecto de doble imagen en

el monitor. En los sistemas digitales, las desadaptaciones de impedancia pueden dar

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como resultado una señal distorsionada de reloj, interrupciones espureas, o incluso

datos erróneos leídos desde un dispositivo periférico. Esto puede provocar un mal

funcionamiento grave del sistema.

En los sistemas digitales, se utilizan diversos métodos de adaptación de impedancias.

Figura 9: Terminaciones de señal

Diafonía

La diafonía es un problema en las TCIs con CIs con encapsulados con muchas patillas.

Los dispositivos empotrados contienen sistemas de señales mixtas, todo en un área

pequeña de una TCI. Algunos sistemas contienen sistemas analógicos sensibles como

amplificadores y convertidores A/D, y otros pueden contener electrónica de potencia

(control de motor DC o AC, drivers de solenoides o similares). Los mecanismos típicos

de interferencia en sistemas empotrados son:

- Acoplamiento de la fuente de alimentación (por impedancia común)

- Diafonía capacitiva

- Diafonía inductiva.

Varias partes del diseño comparten las fuentes de alimentación, por lo que, la parte

digital del diseño pueden interferir la parte analógica o viceversa. Las transiciones

rápidas de tensiones tienden a acoplarse a otras partes de la circuitería a través de la

capacidad mutua entre los circuitos.

En algunos sistemas, las corrientes de retorno pueden compartir la misma trayectoria,

que se traduce en diafonía debido a la impedancia mutua: los cambios en la corriente

que fluye a través de la impedancia son acopladas al otro subsistema. Los diseños de

alta densidad tienen componentes y pistas muy cercanas.

Como cada parte o pista están conectados realmente otros circuitos alrededor, con

capacidad parásita, es propensa a la diafonía a través de la capacidad. Las señales de

alta velocidad con flancos muy rápidos trazadas cerca de un circuito de alta

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impedancia (por ejemplo, un circuito CMOS o analógico) son ejemplo de sistemas

susceptibles a la diafonía capacitiva.

Las señales que se circulan en pistas de la TCI estrechamente adyacentes pueden

perturbar las señales que circulan por otras pistas si la longitud de pistas paralelas es lo

suficientemente larga, provocando picos de tensión o “clichés”.

Figura 10: Efecto de Diafonía

En los sistemas digitales de alta velocidad, las inductancias de los cables o pistas

desempeñan un papel importante.

Las corrientes de retorno retornan a masa a través de una impedancia distinta de cero.

La impedancia existe debida principalmente a los efectos resistivos e inductivos de las

pistas de la TCI. La inductancia de la pista genera diferencias de tensión entre varios

puntos de la masa de la TCI. Desde el punto de vista de la alta frecuencia del potencial

de masa de referencia no es homogéneo y no tiene el mismo potencial en toda su

superficie. Diferencias de tensión generados por las señales de alta frecuencia causan

fácilmente problemas de integridad de la señal. Con demasiada frecuencia, los

síntomas de un diseño inadecuado pueden ser detectados durante las mediciones de

compatibilidad electromagnética como altas emisiones o un nivel de inmunidad

deficiente.

El rebote de masa y las conmutaciones simultáneas

Cuando los dispositivos digitales son más rápidos, los tiempos de conmutación

disminuyen. Para conmutar rápido, las salidas de los dispositivos deben cargar o

descargar las capacidades de carga con altas corrientes.

Como las pistas, las conexiones internasen los encapsulados de los CIs (pequeños hilos

unidos a las patillas del chip real) no son conductores ideales y su inductancia no es

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siempre pequeña. Las altas corrientes de conmutación generan diferencias de tensión

en estas inductancias de las patillas de alimentación y masa del CI (Ley de Lenz).

Este fenómeno se conoce como rebote de masa (“groundbounce”) y puede afectar a la

TCI completa. El rebote de masa es debido a múltiples factores y no hay métodos

estándar para la predicción de los problemas que genera. Hoy en día, los diseños

contienen dispositivos integrados de gran escala de integración y dispositivos lógicos

programables que pueden tener encapsulados con muchas patillas.

Basta pensar, por ejemplo, en un dispositivo FPGA con 1020 patillas en un encapsulado

FBGA. Cuando varias salidas conmutan simultáneamente, inducen una caída de

tensión en la distribución de alimentación del dispositivo. Al mismo tiempo, la

corriente de conmutación aumenta momentáneamente la tensión de masa interna del

dispositivo en relación a la masa del sistema.

Cuanto mayor es la inductancia de las conexiones de masa del dispositivo, mayor es la

tensión del rebote de masa. Controlar el rebote de masa depende en gran medida del

diseño de la TCI, ya que no queda mucho más por hacer a nivel de la arquitectura del

diseño. Las altas corrientes transitorias debido a la conmutación simultánea de los CIs

digitales pueden generar excesiva cantidad de ruido de masa.

Figura 11: Efecto de rebote de masa

Los altos niveles de ruido de masa hacen que el sistema sea propenso al aumento de

las emisiones (EMI). Además de esto, el sistema puede sufrir falta de fiabilidad y fallos

funcionales.

Trazado de las pistas de señal

Para evitar problemas de funcionamiento es esencial realizar el trazado

cuidadosamente de la TCI cuando se tiene CIs alta velocidad. Los efectos de línea de

transmisión establecen los límites de la longitud de una pista de TCI sin adaptación de

impedancias.

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Las reflexiones de señal en las pistas largas pueden arruinar la integridad de la señal y

provocar muchos fallos funcionales. Un grupo de señales rápidas a menudo tienen que

llegar a la carga dentro de un intervalo de tiempo muy estrecho, para procesar la

información en paralelo correctamente.

La variación de la longitud de las pistas provoca variaciones de tiempo que pueden ser

difíciles de corregir. El retardo de propagación de una pista depende de su trazado y de

la carga conectada a la pista.

Así las señales conectadas a las pistas cortas llegan mucho antes de las señales

conectadas a las pistas largas. La diferencia a menudo se establece por el tiempo de la

señal de reloj en comparación con las demás señales.

Hay otras consideraciones a tener en cuenta además de las longitudes de las pistas. La

impedancia de la pista depende de las limitaciones físicas de la pista (anchura y

espesor), así como de la construcción de la TCI (dimensiones, material dieléctrico,

número y asignación de capas, etc.). La impedancia de la pista está relacionada

también con la adaptación de impedancias y sus requisitos.

Debe diseñarse cuidadosamente la distribución de la señal de reloj para reducir al

mínimo los retardos y el “jitter”, y para garantizar que la señal de reloj pueda ser

utilizada con seguridad en las diferentes partes de la placa de la TCI. Puede haber otras

señales de control, además de las señales de reloj que requieran especial cuidado en

su trazado. El pequeño espaciado entre pistas permite una alta densidad de trazado en

la TCI, pero al disponer múltiples pistas en paralelo puede provocar interferencias

entre las señales debido a una diafonía capacitiva excesiva.

Del mismo modo, el uso de pistas estrechas para aumentar el espacio de trazado

disponible en la TCI aumenta la inductancia de la pista y puede hacer que la señal

tenga peores problemas de integridad.

Asignación de capas y selección del sustrato

La construcción de la tarjeta de circuito impreso deseada depende de los encapsulados

de los componentes utilizados en el diseño, de la requerida densidad de pistas de

señal, de los requisitos de adaptación de impedancias, de la asignación funcional y

número de capas, etc. Las TCIs tradicionales de dos capas usan pistas de alimentación y

masa (no planos).

Este tipo de TCI no debe utilizarse con circuitos de alta velocidad, porque proporcionar

un nivel de referencia sólido (masa) para estas señales es imposible.

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Para las TCIs de alta velocidad, es obligatorio usar cuatro o más capas con planos de

masa y alimentación. Los planos sólidos de cobre permiten al diseñador mantener

cortas las conexiones de masa y alimentación de los componentes. Además, el plano

de masa ofrece conexiones de masa de baja inductancia para las señales de alta

velocidad. Conviene disponer el plano de masa y el plano de positivo muy juntos en el

interior de la TCI para obtener la menor impedancia característica.

Hoy en día, el material laminado FR-4 se utiliza ampliamente en las TCIs, siendo una

solución económica para la mayoría de los diseños digitales, siempre y cuando las

frecuencias puedan mantenerse por debajo de un rango de 2,5 a 3 GHz. A altas

velocidades, la señal digital puede verse afectada por los parámetros del sustrato de la

TCI. Los sustratos para alta velocidad tienen mejores propiedades que el FR-4 en las

frecuencias más altas.

El uso de materiales adecuados puede ayudar a los diseñadores a llegar a su objetivo

de diseño más sencillo y más fiable que con el materialFR-4. Una señal que viaja a

través de la TCI tiene una velocidad que depende de la constante dieléctrica relativa de

la TCI. Por ejemplo, cuando la frecuencia de la señal va más allá de 5 GHz, la constante

dieléctrica típica de FR-4 (ronda 4.7) cae cerca de 4. Sin embargo, la constante

dieléctrica relativa del material Rogers 4350 es constante (aproximadamente 3,5) de 0

hasta 15GHz. Si la constante dieléctrica de la TCI cambia en función de la frecuencia,

las diferentes componentes de frecuencia de la señal (armónicos) tendrán diferentes

velocidades.

Esto significa, que estas componentes llegan a la carga en diferentes momentos. Como

resultado, esto es la causa de la distorsión de la señal digital. En segundo lugar, las

pérdidas de señal debido al material de la TCI aumentan con la frecuencia. Una vez

más, cada armónico de la señal digital será atenuado de acuerdo con su frecuencia. El

aumento de las pérdidas de las componentes de la señal se sumará a la distorsión de la

señal digital.

4.2 Conceptos Aplicados al diseño del PCB

A continuación se va llevar a cabo la descripción de una serie de conceptos específicos

a tener en cuenta a la hora de llevar a cabo el diseño de un PCB. Todos los efectos

comentados a continuación serán reflejados en el PCB diseñado realizado para la

aplicación del sistema de posicionamiento.

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Líneas de transmisión en PCBs

Definición

Las líneas de transmisión son el recurso para guiar la energía eléctrica de un punto a

otro del circuito. Las líneas de transmisión confinan la energía electromagnética a una

región del espacio limitada por el medio físico.

La línea de transmisión está formada por conductores eléctricos con una disposición

geométrica, que condiciona las características de las ondas electromagnéticas que

viajan por ella.

Los parámetros primarios que definen una línea de transmisión son:

Figura 12: Línea de Transmisión I

- R (en serie) depende de la resistividad del conductor y de la frecuencia.

Si la frecuencia aumenta -> Aumenta la Resistencia.

- L (en serie) es la consecuencia del hecho de que todo conductor por el circula

una corriente tiene una inductancia asociada.

- Capacidad (en paralelo), una línea de transmisión, está formada por dos o más

conductores separados por un dieléctrico, constituyendo un condensador cuya

capacidad depende del área de los conductores, su separación y la constante

del dieléctrico del material que los separa.

- La conductancia (en paralelo) es la consecuencia de que el dieléctrico no es

perfecto y tiene resistividad finita, con lo que parte de la corriente se fuga

entre los conductores.

La conductividad y la resistencia, son los elementos que contribuyen a las perdidas o

atenuación en una línea de transmisión.

Impedancia característica

Se define la impedancia característica como el ratio de tensión frente a la corriente en

una línea de transmisión infinita. La impedancia característica se simboliza como Zo y

se expresa en ohmios. Se representa a través de la ecuación:

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Ecuación 5

Si la frecuencia es alta como para que se cumpla que R<<wL y G<<wC, se puede

aproximar a la siguiente ecuación:

Ecuación 6

En estas condiciones, la impedancia es real, puramente resistiva y no depende de la

frecuencia. Por lo tanto depende únicamente de la inductancia y capacidad

distribuidas. La capacidad depende a su vez de la permitividad del dieléctrico.

La permitividad se define como la tendencia de un material a polarizarse ante la

aplicación de un campo eléctrico y de esa forma anular parcialmente el campo interno

del material. Por ejemplo, en un condensador una alta permitividad hace que la misma

cantidad de carga eléctrica se almacene con un campo eléctrico menor y, por ende, a

un potencial menor, llevando a una mayor capacitancia del mismo.

La caracterización de una línea de transmisión se representa de la siguiente forma:

Figura 13: Línea de Transmisión II

Los problemas que pueden aparecer en una línea de transmisión son muy diversos,

pero el principal son las reflexiones que a continuación comentaremos.

Es muy importante conocer que impedancia tiene la línea, ya que conociendo este

valor se podrán minimizar las reflexiones de señal en ella.

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Reflexiones

Teniendo en cuenta el siguiente modelo para representar una línea de transmisión:

Figura 14: Línea de transmisión III

Si la longitud de la línea es de longitud infinita, la reflexión será de tiempo infinito y se

asume que no existe reflexión. Para que esto ocurra, la uniformidad a lo largo de toda

la línea de transmisión tiene que ser óptima.

En la realidad las líneas de transmisión han de ser finitas, y para que las reflexiones no

aparezcan o no interfieran hay que acabar la línea con una terminación.

La terminación deberá ser del mismo valor óhmico que el de la impedancia

característica de la línea:

Figura 15: Línea de transmisión IV

Con este resultado se consigue una línea de transmisión infinita.

- Si Zo es un circuito abierto, la impedancia es infinita.

- Los condensadores C1-C5 estarán cargados.

- La corriente tenderá a eliminarse a través de ellos.

- Pero las inductancias, no pueden dejar de conducir de forma brusca.

- “Inyectar” corriente en la línea intentando mantener el flujo.

- Con este incremento de corriente, la tensión en los condensadores aumenta un

poco más de la tensión de la amplitud de la señal transmitida.

- Esto va ocurriendo uno a uno y para cada asociación L-C.

- Produciendo un frente de ondas en sentido contrario al emitido.

- Provocando Overshoots y Undershoots (reflexiones en la señal).

- La señal a transmitir, al llegar al final de la línea.

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- La pareja de inductancias finales conducen con una corriente que no puede

variar bruscamente.

- Lo cual hace que la tensión en sus extremos empiece a decrecer.

- Por eso los condensadores finales ve un cortocircuito y empieza a descargarse

suministrando a los inductores finales la corriente necesaria para que ellos la

mantengan.

- Llegado el momento en el que el potencial en los condensadores finales sea 0V

como en la carga del corto y todo esto sucede mientras las capacidades unas

tras otras van descargándose hasta que todas quedan descargadas.

- El coeficiente de reflexión en este caso es negativo, con lo cual provoca una

señal con la misma amplitud pero con polaridad negativa.

- Siguiendo la misma estrategia que en los ejemplos explicados, si la terminación

de línea es igual en valor a la de la impedancia característica de la línea, el

coeficiente de reflexión será nulo. Una vez transmitida la señal, cuando el

frente de ondas llega a la terminación la corriente sigue fluyendo

idénticamente igual en la línea de transmisión lo cual hace que haya onda

reflejada.

Con una terminación de valor finito, superior a la de la impedancia característica la

explicación es análoga. La diferencia será la amplitud de la sobretensión o reflexión. La

magnitud y polaridad de la onda reflejada son descritas por el coeficiente de reflexión

según se indica en la siguiente ecuación:

Ecuación 7

Pueden darse valores de entre -1 y +1:

- Con Zt= infinito y =1 entonces la onda reflejada tendrá la misma amplitud

que la transmitida y de la misma polaridad.

- Con Zt=0 y =-1 entonces la onda reflejada tendrá la misma amplitud que la

transmitida y con polaridad contraria a la transmitida.

- Con Zt=Zline y =0 entonces no existirá onda reflejada.

Overshoot ringing

Cuando el coeficiente de reflexión no es nulo, produce reflexiones. Estas reflexiones

provocan overshoots y ringing en la señal detectada en la carga. Las reflexiones, son

interferencias que aumentan o disminuyen la amplitud (tensión de ruptura) de los

circuitos empleados. Pueden provocar daños irreparables y/o producir interferencias

en señales o sistemas adyacentes.

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Pueden producir errores en las lecturas, disparos por flanco erróneos. La magnitud y

frecuencia del rizado depende de:

- La velocidad de propagación de la señal.

- La longitud de línea.

- Del coeficiente de reflexión en cada discontinuidad de impedancia.

La forma de distorsión en la señal puede indicar el tipo de problema que lo provoca.

Una señal con excesivo rizado indica una excesiva influencia inductiva. Una señal con

flancos lentos, indica una excesiva influencia capacitiva.

Figura 16: Rizado de la señal

Adaptación

La adaptación de impedancias tiene como finalidad reducir los efectos de reflexión que

pueden provocar reflexiones en la línea.

La adaptación de impedancias puede realizarse con criterios distintos:

Adaptación en tensión de la impedancia característica, para evitar onda

reflejada.

Figura 17: Impedancia característica I

Adaptación en potencia, para transmitir la señal con la mayor potencia posible.

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Figura 18: Impedancia característica II

Adaptación conjugada, combina las dos anteriores.

Figura 19: Impedancia característica III

Impedancia característica en las distintas topologías de un PCB.

En la práctica, calcular la impedancia característica y la inductancia de las pistas en un

PCB es demasiado complejo. Depende en gran medida de la topología del circuito.

Las ecuaciones que se van a mostrar a continuación representan la forma general el

comportamiento de las topologías existentes de la fabricación de PCBs.

Actualmente la tecnología ha permitido que el diseñador de PCBs tenga el control de

decidir el ancho de la pista (w), y control parcial del espesor de cobre sobre la misma

(t). Cualquier pista de un PCB tiene una impedancia característica asociada. Esta

impedancia es dependiente del ancho de pista (w), espesor de la pista (t), la constante

del dieléctrico € y la distancia entre los planos de referencia (h).

Esta impedancia es dependiente del ancho de pista (w), espesor de la pista (t), la

constante del dieléctrico € y la distancia entre los planos de referencia (h).

De forma más genérica se puede resumir las ecuaciones de las topologías existentes

en:

- Microstrip

- Stripline

- Stack Up, siendo la combinación de las dos anteriores.

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Microstrip

En la siguiente figura puede observarse la representación de una pista por un PCB.

Figura 20: Modelo de Microstrip

En esta topología las ecuaciones están representadas por:

- Donde h es la distancia entre la pista y el plano de retorno y k es una constante

con valores:

o K=87 -> cuando-> 15mils<W<25mils

o K=79 -> cuando -> 5mils<W<15mils.

- εr es la constante del dieléctrico que depende del material usado para el FR4

que está comprendido entre 4 y 4.5.

Las unidades de la medida se expresan en milésimas de pulgada (mils).

Las ecuaciones quedan:

√ (

)

Ecuación 8

Ecuación 9

Ecuación 10

En el caso de tener dos pistas en paralelo el modelo es el siguiente:

Figura 21: Modelo de Microstrip en paralelo

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En el siguiente grafico se puede comprobar la relación de la impedancia Zo con la

anchura de la pista (w).

Figura 22: Impedancia característica III

En el siguiente grafico se puede comprobar la relación de la impedancia Zo con la

anchura del dieléctrico (h).

Figura 23: Impedancia característica IV

En el siguiente grafico se puede comprobar la relación de la impedancia Zo con la

altura de la pista (t).

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Figura 24: Impedancia característica V

Microstrip empotrado

A continuación se muestra el gráfico de una pista enterrada en un PCB.

Figura 25: Microstrip empotrado

√ (

)

Ecuación 11

Ecuación 12

A continuación se muestra un gráfico de dos pistas empotradas y paralelas.

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Figura 26: Microstrip con dos pistas empotrado

(

)

Ecuación 13

- Dónde: h=h1=h2

Las restricciones que validan las ecuaciones son: 0.1<w/h<3 y 1<εr<15 siendo

Zo<Zdiff<2Zo

A continuación se detalla una serie de conceptos que deberán de aplicarse al diseño

del microstrip:

- Retardo de propagación. El retardo de propagación Tpd es el tiempo que tarda

en viajar una señal de un extremo a otro de la pista del PCB. Y depende

principalmente de la constante del dieléctrico del material base del PCB.

- La topología del microstrip se calcula según la siguiente ecuación:

Ecuación 14

Stripline

En el siguiente gráfico se muestra la disposición de una pista de un PCB en un striline.

Figura 27: Modelo de Stripline

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√ (

)

Ecuación 15

Ecuación 16

Ecuación 17

A continuación se muestra un stripline de un pcb con dos pistas en paralelo.

Figura 28: Modelo de dos pistas Stripline

(

)

Ecuación 18

Las restricciones que validan las ecuaciones son: w/(h-t) < 0.35 y w/h < 2, t/h < 0.25 y

w<15mils

En el siguiente gráfico se muestra la relación de la impedancia Z0 en función de la

anchura de pista (w).

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47

Figura 29: Impedancia característica VI

En el siguiente gráfico se muestra la relación de la impedancia Z0 en función de la

anchura del dieléctrico (h).

Figura 30: Impedancia característica VII

En el siguiente gráfico se muestra la relación de la impedancia Z0 en función de la

altura de la pista (t).

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48

Figura 31: Impedancia característica VIII

Stripline Asimétrico

A continuación se muestra un gráfico de un stripline que contiene una pista en el

dieléctrico asimétrica a los planos de referencia.

Figura 32: Stripline asimétrico

√ (

)

Ecuación 19

Ecuación 20

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49

Las restricciones que validan las ecuaciones son: w/(h2*t) < 0.35 y t/h2 < 0.25.

Existen una serie de cálculos adaptados a la configuración de stripline

- Tiempo de retardo. Queda representado por la siguiente ecuación.

Ecuación 21

Figura 33: Impedancia característica IX

Figura 34: Impedancia característica X

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50

Figura 35: Impedancia característica XI

Calculo de la impedancia real de una pista

La impedancia característica de una pista también está influenciada por la geometría

de está. Las ecuaciones anteriores no tienen en cuenta la geometría. SI el valor de Z0

depende en gran medida de la geometría complica el cálculo de Z0. Lo cual no se

puede expresar con una ecuación.

La impedancia también se ve afectada por la carga capacitiva de la pista, ya que cada

receptor y cada vía añaden un pequeño incremento de capacidad. En este caso se

puede expresar mediante la ecuación:

Ecuación 22

Donde C0 es el valor de la capacidad que aporta el dispositivo, C0 es la capacidad por

unidad de longitud intrínseca de la línea y l es la longitud de la línea.

Al igual se ve modificado el tiempo de propagación:

Ecuación 23

Además contando que el dieléctrico de los PCBs no es totalmente homogéneo, donde

la constante del dieléctrico sufre irregularidades. Hace realmente complicado saber

exactamente el valor de Z0, aunque las ecuaciones vistas nos darán un resultado

aproximado.

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51

Por estas razones el cálculo real de Z0 es excesivamente complicado. En la práctica en

diseños de PCBs, se usan herramientas automatizadas para prever el valor de Z0.

Longitudes críticas

En los años 80 las interconexiones en un PCB no se consideraban como líneas de

transmisión sino como cortocircuitos ideales. Hoy en día, los flancos de subida y bajada

de una señal son tan cortos que la señal lleva componentes de muy alta frecuencia. Las

interconexiones ya no son cortas comparadas con las longitudes de ondas asociadas.

Esto afecta también a los caminos de retorno de las señales. Ya no son ideales.

Las líneas consideradas como largas, incluyendo sus caminos de retorno, afectarán

negativamente a la propagación de las señales (reflexiones, distorsión, retardos,

radiación) a no ser que se realice algo para evitarlo.

Concepto de Frecuencia de Codo

Dado el ancho de banda practico de una señal digital, la frecuencia de codo se define

como:

Figura 36: Frecuencia de codo

Criterio para considerar una pista como línea de transmisión.

Se trata de un concepto más o menos arbitrario pero se define como:

Cuando el tiempo que tarda una señal en propagarse hasta la carga es mayor a 1/5

de la duración del flanco.

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52

Figura 37: Longitud crítica

A continuación se detalla una tabla donde se especifican las longitudes críticas para las

distintas familias lógicas, suponiendo Tpd=60ps/cm

Tabla 1: Longitud critica para familias lógicas

En la siguiente figura se muestra un ejemplo gráfico de la perturbación que aparece en

la señal debido a la diferencia de la longitud de su pista.

Figura 38: Perturbación por diferencia de longitud

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53

Pérdidas de transmisión

A modo de esquema, podemos catalogar las pérdidas como:

Tabla 2: Perdidas por transmisión

Efecto Pelicular

La resistencia de un conductor aumenta con √ debido a una reducción de la sección

efectiva del conductor por el que circula corriente.

Figura 39: Modelo de efecto pelicular

Para estimar el aumento de atenuación debido al efecto pelicular se debe de realizar

los siguientes cálculos.

Figura 40: Aumento de la atenuación

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54

Surfaceroughness

Las capas de cobre en un PCB tienen una de las dos caras rugosas con el fin de

aumentar la adherencia al dieléctrico, mejorando el retwork y la resistencia mecánica.

La rugosidad se especifica con el valor rms de las irregularidades.

Cuando el Skin depth se aproxima a este valor, en frecuencias superiores a 100-

300Mhz, la resistencia aumenta hasta un 50% respecto a lo que explicaría el efecto

pelicular.

Figura 41: Modelo de Surfaceroughness

Absorción dieléctrica

Se trata de la energía perdida a la hora de reorientar los dipolos eléctricos en presencia

de un campo eléctrico variable (flancos de la señal).

Figura 42: Absorción dieléctrica

Viene definida por la tan(δ) que es la tangente o factor de pérdidas. En un

condensador de capacidad C, la conductancia es: G=2π*f*C*tan(δ). Como conclusión

se obtiene que las pérdidas son proporcionales a la frecuencia y sólo a frecuencias muy

altas >1Ghz superan en valor a las pérdidas resistivas.

A modo de resumen de las diferentes pérdidas, se muestra el siguiente gráfico.

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55

Figura 43: Tipos de atenuaciones

Líneas de transmisión en un PCB

Líneas diferenciales

En ciertos diseños es necesario el uso de líneas diferenciales de entrada y salida. En la

siguiente imagen se observa un ejemplo de tarjeta con líneas diferenciales.

La transmisión diferencial consiste en dos salidas separadas con un offset fijo de

tensión V0. El voltaje V1 se suma a una línea, recta en la otra.

La tensión diferencia (oddmode) es:

Ecuación 24

Figura 44: Lineas diferenciales de un PCB

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56

La tensión en modo común (even mode) es:

Ecuación 25

El ruido común, en la línea de masa o el que se acopla por crosstalk no afecta a la señal

de entrada.

Figura 45: Modelo de ruido

El concepto de LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) es un estándar que define una

transmisión balanceada de hasta 655Mbps en un par de pistas de PCB o en un par de

cables. La transmisión se realiza a corriente constante, aproximadamente a 3.5mA y el

sentido de la corriente diferencia al 0 del 1.

Figura 46: Modelo de línea diferencial

Existen dos tipos de topologías en las líneas diferenciales:

- Punto a Punto.

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57

Figura 47: Terminación punto a punto

- Bidireccional o Half-Duplex.

Figura 48: Terminación bidireccional

Cuando resulta idóneo utilizar una transmisión diferencial:

- Cuando se quiere reemplazar un grupo de líneas single-ended lentas por un

número reducido de pares diferenciales rápidos.

- Cuando haya que transmitir datos/relojes entre dos circuitos (PCBs) cuyas

masas estén a distinta tensión. Por ejemplo Ethernet.

- Cuando la señal vaya a sufrir un elevada atenuación.

- Cuando haya que transmitir datos/relojes por encima de los 100-150Mb/s.

Para rutarlas de una manera correcta hay que intentar llevarlas lo más paralelas

posibles, intentando mantener la misma longitud en cada una de ellas, también es

aconsejable, separarlas un poco más cuando sea necesario sin alterar

significativamente Zo. Además hay que reducir el ancho de la pista para reducir las

pérdidas.

Interferencias entre símbolos

La interferencia entre símbolos aparece cuando tras varios símbolos del mismo valor

hay una transición al valor contrario.

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58

Figura 49: Interferencia entre símbolos

Como consecuencia, el primer símbolo del nuevo valor queda atenuado y puede no ser

detectado. Esta atenuación afecta a la posición temporal de los flancos de señal. Se

aprecia el fenómeno de Jitter.

Para entender este fenómeno se ha de pensar qué línea es un condensador que se

carga durante el tiempo que dura un valor y se descarga durante el valor contrario. La

interferencia entre símbolos se puede solucionar aplicando un pre-enfasis al primer bit

de una secuencia de 1s o 0s.

Figura 50: Análisis de señal

Diagramas de ojos

El diagrama de ojos es la herramienta que permite estudiar el Jitter total y la

interferencia entre símbolos, así como la amplitud, constituyendo una importante

herramienta en el análisis de señales multigigabit.

El diagrama de ojos se forma superponiendo secuencias de señal de la misma

duración, alineadas con los flancos de reloj.

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59

Figura 51: Diagrama de ojos I

Los parámetros a medir en un diagrama de ojos son:

Niveles del 1 y del 0, Apertura del ojo, Tiempo de Subida y de Bajada.

Figura 52: Diagrama de ojos II

Anchura del ojo

Figura 53: Diagrama de ojos III

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60

Altura del ojo, Amplitud del ojo, Relación S/N y Jitter

Figura 54: Diagrama de ojos IV

Utilización de las Mascaras

Para su análisis han de definirse áreas prohibidas que el ojo no debe de cruzar para

garantizar una adecuada calidad de la señal. Estas áreas son diferentes para cada

estándar de transmisión.

Figura 55: Diagrama de ojos V

Si se realiza el análisis y sé observa que ninguna señal cruza nuestra mascara,

significará que las condiciones establecidas son correctas para el diseño.

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61

Terminaciones de las líneas

El efecto característico que aparece en las terminaciones de líneas es el fenómeno de

reflexión que puede provocar:

- Falsos flancos en las señales de reloj. (CASO A)

- Niveles lógicos no validos en los instantes de muestreo. (CASO B)

- Posibles daños a los buffers por sobretensión.

Figura 56: Terminaciones de líneas

Los efectos negativos pueden provocar falsos flancos de reloj, falsos unos y falsos

ceros, sobrecorriente en los diodos de protección y por tanto acortar la vida del

componente.

Serie en la fuente

Consiste en una resistencia serie cuyo valor, más la impedancia de salida de la fuente,

es igual a la impedancia característica de la línea.

Figura 57: Serie fuente

Típicamente Zo=50Ω, Rd=18Ω. Luego se suele colocar Rs=33Ω. Pero la pregunta es.

¿Por qué es necesario colocar la terminación muy cerca de la fuente?

- Como Rs+Rd=Zo, una onda de amplitud mitad se propaga hacia la carga.

- Como ρl=1, se recupera toda la amplitud en la carga (incidente+reflejada).

- La onda reflejada hacia la fuente no vuelve a reflejarse, ya que ρs=0.

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62

- Entonces se reduce el Crosstalk de la línea.

La terminación serie en la fuente funciona correctamente para señales punto a punto.

Pero, ¿Qué sucede si hay más de una carga?

Figura 58: Serie en la fuente con más de una carga

- La onda incidente produce sólo la mitad de la amplitud en A. Es necesario

esperar a la onda reflejada para alcanzar la amplitud total.

- Esto produce flancos no monótonos y retardos elevados, lo que no es

apropiado para señales de reloj o cuando queremos minimizar los retardos.

Por lo tanto, este tipo de terminación es adecuado para líneas punto a punto o, si hay

más de una carga, cuando Lb es pequeña (a efectos prácticos, Lb<Lcritica), topología

que se conoce como heavy point-to-point.

Figura 59: Ejemplo de serie en la fuente en un PCB

Paralelo en la carga

Este método es adecuado cuando una línea tiene cargas distribuidas. La principal

desventaja es que los drivers deben de conducir una corriente muy elevada.

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63

Figura 60: Paralelo en la carga

Al adaptar el extremo de la línea, no se producen reflexiones. La terminación Rt puede

llevarse a masa o a Vcc indistintamente, siempre que haya un buen desacople entre

ambos planos. Este método tiene la ventaja de su sencillez, pero no se puede utilizar,

excepto excepciones, por la elevada corriente requerida (típicamente > 60mA).

Thevenin

Este método requiere menos corriente del driver, pero en cambio son necesarias dos

resistencias por línea, lo que es muy costoso al rutar buses.

Figura 61: Modelo de Thevenin

Es un método adecuado para buffers de corriente de salida alta o medio-alta

(típicamente > 30mA).

AC

Este método evita el consumo de corriente estática, debido a que el condensador la

bloquea.

Figura 62: Modelo de AC

La reactancia del condensador debe ser pequeña para los condensadores de

frecuencias altas de la señal, lo que fija un límite inferior al valor de C que es

aproximadamente:

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64

Ecuación 26

Además, hay que hacer que RxC<<Tp, periodo de la señal, fijando un límite superior al

valor de C. En la práctica, los valores ideales de R y C se obtienen iterativamente o

mediante herramientas software.

Terminación mediante Diodos

No se trata de una verdadera terminación, simplemente limita los sobreimpulsos y los

subimpulsos.

Figura 63: Terminación mediante diodos

Muchos circuitos integrados incorporan estos diodos de protección en sus buffers de

entrada como protección parcial frente a descargas ESD y otros transitorios. El peligro

reside en que los diodos de protección resulten dañados con el tiempo por pequeñas

sobrecorrientes repetitivas.

Crosstalk

El fenómeno denominado crosstalk es el acoplamiento de energía existente entre dos

líneas. Crosstalk (XT), es un fenómeno por el cual una señal transmitida en un circuito

o canal crea un efecto indeseado en los canales adyacentes.

Es causado normalmente por efectos indeseados de capacitancia e inductancia en el

canal o circuito. Por esa razón se debe de diferenciar entre:

- Crosstalk capacitivo

- Crosstalk inductivo

Los efectos indeseados provocados son los siguientes:

- Empeoramiento de la calidad de la señal víctima, dándose los siguientes

comportamientos:

o Reducción de los márgenes de ruido VIH y VIL.

o Overshoots

o Flancos indeseados

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65

o Flancos no mono tónicos

- Problemas de EMC

o Emisiones radiadas, EMI.

o Emisiones inducidas, EMS.

Por lo tanto se dice que el crosstalk es un acoplamiento electromagnético indeseado

entre pistas, hilos y cables.

Figura 64: Acoplamiento eléctrico

El acoplamiento producido no es solo susceptible de un sólo plano. Afectando al

comportamiento de los circuitos del sistema por perturbaciones del campo magnético.

- Perturbaciones por Campo Eléctrico E.

- Perturbaciones por Campo Magnético B.

Figura 65: Perturbaciones magnéticas y eléctricas de un PCB

Este efecto indeseable puede presentarse en:

- Señales de reloj flancos no monótonos

- Señales periódicas provocando flancos indeseados.

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66

- Señales de datos, direcciones o de control en sistemas digitales variando el

nivel.

Todos estos errores conllevan a un error en la lectura de un dato por nivel, por flancos

no deseados, etc.

En señales de medida de circuitos analógicos también se pueden encontrar problemas,

variando la magnitud en de la medida, conllevando a un Error en la Medida.

Mecanismos de Crosstalk

Los mecanismos físicos que intervienen en el crosstalk son:

-Acoplamiento inductivo, provocado por un campo magnético B.

Figura 66: Acoplamiento inductivo

- Acoplamiento capacitivo, provocado por un campo eléctrico E.

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67

Figura 67: Acoplamiento capacitivo

Efectos provocados por un campo magnético

En una pista de un PCB, un campo magnético B se genera cuando atraviesa una

corriente por ella, según la ley de Ampere.

Figura 68: Efectos magnéticos

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68

Si hay próxima otra pista, se genera un flujo de corriente en está por inducción

magnética.

Figura 69: Efecto magnético sobre otra pista

Por lo tanto el campo magnético B generado en la pista agresora por el paso de una

corriente ha inducido una diferencia de potencial por el flujo de corriente en la pista

víctima. La ecuación que cuantifica la diferencia de potencial en la victima está

representada por:

Ecuación 27

Dónde:

- F=frecuencia de la corriente

- Lm=inductancia mutua entre las pistas

- I=corriente por el agresor

La tensión en la inductancia mutua puede definirse por:

Ecuación 28

Con lo cual la inductancia mutua induce corriente en la víctima en sentido opuesto al

de la fuente.

También la tensión acoplada en el circuito victima depende del área y la proximidad de

las pistas. Debido a que la inductancia mutua se calcula como:

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69

Ecuación 29

Donde n es el número de las (=1), Al es la superficie, donde interviene la distancia

entre pistas y la longitud de las pistas, que ocupa l circuito y u0 es el coeficiente de

permeabilidad del medio, que en los PCBs es 1.

Efectos provocados por un campo eléctrico

En una pista donde se aplica una diferencia de potencial existe un campo eléctrico E.

Figura 70: Efectos provocados por un campo eléctrico

Cuyas líneas de campo son perpendiculares al conductor. Si existe una pista adyacente,

normalmente en distinta capa y paralela a la pista agresora. Se induce una corriente.

Figura 71: Efecto de dos pistas paralelas

La corriente inducida en la pista víctima se expresa como:

Ecuación 30

Dónde:

- I=corriente inducida

- f=frecuencia de la V en el agresor

- Cm=capacidad mutua entre las dos pistas

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70

- V=tensión en el agresor

La corriente inducida da lugar a una tensión que depende también de la impedancia

característica de la pista.

Ecuación 31

La ecuación que indica el paso de corriente de la fuente víctima es:

Ecuación 32

Con lo cual la tensión en la victima se expresa como:

Ecuación 33

La capacidad mutua depende de, la permeabilidad del medio ε0, A el área de los

planos paralelos y d de la distancia entre las pistas. Con lo que se obtiene:

Ecuación 34

Haciendo más próximos los planos, menor d, se obtiene mayor capacidad que a su vez

hace que se reduzca la reactancia capacitiva y aumentando la posibilidad de crosstalk:

Ecuación 35

Por esta razón el crosstalk capacitivo está fuertemente determinado por el área de

acoplamiento y la distancia entre los planos.

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71

Matriz de capacitancia e inductancia

Partiendo el circuito acoplado como se muestra en la siguiente figura:

Figura 72: Matriz de capacitancia

Y ampliando el circuito acoplado con todos los elementos parásitos que intervienen se

obtiene el modelo siguiente:

Figura 73: Circuito equivalente

La matriz de capacitancia básica se define como:

[

]

Ecuación 36

- Donde Csg es la capacidad parásita entre la pista y el retorno.

- Donde Cvg es la capacidad parásita entre la pista fuente y la pista víctima. Lo

que se ha estado denominando capacidad mutua a lo largo del documento.

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72

Para líneas sin pérdidas, las matrices de resistencia y conductividad se suelen tomar a

cero. Pero asumiendo que realmente existen pérdidas se asume la matriz de

resistencia no nula pero la de conductancia sí.

[

]

Ecuación 37

Si se representa la ecuación de corriente real del circuito seria así:

Ecuación 38

Tomando que las pérdidas en el dieléctrico son nulas G=0. Se obtiene la ecuación que

determina la corriente inducida.

Ecuación 39

La matriz de inductancia básica se define como:

*

+

Ecuación 40

Donde Lm es la inductancia mutua.

Donde Ls es la inductancia parasita de la pista fuente.

Donde Lv es la inductancia parasita víctima.

Si se representa la ecuación de tensión real del circuito así:

Ecuación 41

Tomando que las pérdidas en el dieléctrico son nulas R=0. Se Obtiene la ecuación que

determina la tensión inducida.

Ecuación 42

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73

Tipos de Crosstalk

El crosstalk entre las pistas adyacentes, sólo ocurre en las conmutaciones de la señal

que es transmitida.

Figura 74: Efecto del crosstalk

Existen dos tipos de crosstalk:

- Backward Crosstalk o Near-End Crosstalk.

- Forward Crosstalk o Far-End Crosstalk.

Backward Crosstalk o Near-End Crosstalk

Ante la conmutación en la pista fuente, ocurre lo siguiente:

Figura 75: Modelo de Backward Crosstalk ó Near-End Crosstalk

Está formada por la suma de corrientes generada por la inductancia mutua y la

capacitancia mutua. La corriente se propaga en sentido contrario al de la pista

agresora.

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74

Figura 76: Efecto del Crosstalk

La diferencia de potencial generada en la pista victima tiene la misma polaridad que la

que ha generado el XT. El acoplamiento capacitivo provoca una opuesta y otra en el

mismo sentido, y eso se debe por el comportamiento capacitivo, en el punto X en el

agresor los electrones tienen carga negativa, en ese mismo punto el otro conductor

estará intentando repeler esa carga negativa, lo cual hace que esa repulsión envía

electrones a los dos lados del punto X.

Figura 77: Efecto del Crosstalk sobre la otra línea

Forward Crosstalk o Far-End Crosstalk

Figura 78: Modelo de Forward Crosstalk o Far-End Crosstalk

Es la diferencia de la corriente inducida por la capacidad mutua menos la corriente

inducida por la inductancia mutua. La corriente se propaga en el mismo sentido que la

del agresor.

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Figura 79: Efecto del Crosstalk

El ancho del pulso del crosstalk es igual al del tiempo de subida o bajada en la

conmutación de la señal agresora. La amplitud aumenta con el paralelismo. La

amplitud tiene una polaridad contraria a la del agresor:

- Flanco de subida, provoca XT negativo.

Figura 80: Flanco de subida

Figura 81: Crostalk provocado por un flanco de subida

Las ecuaciones que cuantifican la amplitud o la cantidad de crosstalk son:

[

]

Ecuación 43

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Donde

- CM=Csv

- LM=Msg

[

]

Ecuación 44

Donde el retardo de propagación queda:

Ecuación 45

- Siendo L=Ls y C=Cm+Csg

Modos de Crosstalk

A base de ejemplo de dos líneas acopladas tendrá dos modos de propagación.

- Even-Mode: donde las dos líneas transmiten señales que no tienen desfase.

Figura 82: Even Mode

- Odd-Mode: Las líneas transmiten señales desfasadas 180º

Figura 83: Odd Mode

La iteración de los campos magnéticos y eléctricos serán diferentes dependiendo de

estos modos.

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Figura 84: Iteración de los campos magnéticos

Como las corrientes circulan con el mismo sentido la inductancia mutua incrementa el

nivel de inducido.

Figura 85: Circulación de corriente I

Como las dos líneas tienen el mismo potencia la capacidad mutua es mínima y el

efecto capacitivo también.

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78

Figura 86: Circulación de corriente II

La diferencia de potencial entre los conductores incrementa el efecto capacitivo por

que aumenta la capacidad mutua.

Figura 87: Circulación de corriente III

Como la corriente circula en sentidos opuestos, el campo magnético será opuestos. Lo

cual hace que reduzca la inductancia mutua.

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79

Figura 88: Circulación de corriente IV

Todo ello afecta a:

- Valor de la impedancia característica:

Ecuación 46

Ecuación 47

- Valor de retardo de propagación:

√ √

Ecuación 48

√ √

Ecuación 49

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80

Figura 89: Retardo de propagación

Técnicas para reducir el Crosstalk

Reducir la distancia de las pistas al plano de masa.

Maximizar la distancia entre las pistas. Aplicar la regla de los 3W.

Figura 90: Efecto del Crosstalk

- Evitar el paralelismo

- Hacer pistas cortas

- Rutear en distintas capas de forma ortogonal

- Reducir la constante del dieléctrico.

- Insertar líneas de guarda (GND) entre las pistas.

- Conmutaciones simultaneas de las señales.

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Stack-UP

Antes del estudio y diseño de los Stack-Ups, se va a proceder a estudiar la estructura

de un PCB multicapa.

Un PCB se compone de capas de cobre y material aislante para separar las capas

conductoras y dar rigidez al conjunto. Como material aislante se emplean capas de

material base. Se utiliza pre-preg como adhesivo.

El material base está compuesto a base de resina epóxica reforzada con tela de fibra

de vidrio y completamente curado.

El pre-preg es un material similar al base pero que ha sufrido un proceso de curado

incompleto.

Figura 92: Pre-Preg

Vertiendo resina epoxica sobre tela de fibra de vidrio y sometiendo el conjunto a un

proceso de curado se obtiene el prepreg. Añadiendo láminas de cobre en ambas caras

del pre-preg y procediendo a un curado completo (calor+presión) se obtienen los

llamados núcleos (cores). Aplicando núcleos pegados entre sí con pre-preg y curando

se obtiene la estructura resultante de un PCB.

Hay diferentes espesores de pre-preg más o menos estandarizados como es el 106 (50-

60um), 1080 (70-80um), 2116 ( 120-130um) y 7628 (180-200um).

Figura 91: Circuito Multicapa

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A continuación se observa una gráfica con las distintas propiedades de los materiales:

Figura 93: Propiedades de los materiales

Para las capas externas se depositan láminas de (foil) de cobre sobre pre-preg, si bien

algunos fabricantes usan también cores para las capas externas.

Figura 94: Detalle del Stack-Up

Se considera el PCB de 6 capas de la figura, en el cote transversa definido por la línea

roja.

Figura 95: Detalle Vía y Pad

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El proceso de fabricación comienza con la generación de las capas internas a base de

núcleos. Los núcleos (cores) internos constan generalmente de una capa de material

base recubierta de dos capas de cobre. Se puede usar varios grosores de material y

espesores de cobre disponibles (para Cu hay poca elección 0.5oz y 1oz).

Figura 96: Generación de las capas internas

Se deposita una capa sensible a los ultravioletas en ambas capas de cobre donde se

quiera conservar cobre (pistas). Posteriormente se endurece la capa mediante rayos

ultravieloletas.

Figura 97: Pulido mediante UV

Se elimina el cobre sobrante mediante un proceso de atacado químico.

Posteriormente se elimina la capa de material fotosensible.

Figura 98: Proceso final de limpieza

Se sigue el mismo proceso para el resto de las capas. Se realiza una inspección visual

de los núcleos y se rechazan los defectuosos. Se introduce el conjunto en un horno y se

somete a un prensado para curar el pre-preg y dar rigidez al conjunto.

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Figura 99: Resultado final del PCB

Procesos adicionales:

- Realización de los taladros y vías.

Figura 100: Realización de los taladros y vías

- Metalización de las vías:

Figura 101: Metalización de las vías

- Adición de una máscara fotosensible u posteriormente adición de cobre y

estaño a todas las superficies expuestas.

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Figura 102: Máscara fotosensible

- Eliminación de la película fotosensible y atacado para eliminar el cobre

expuesto.

Figura 103: Atacado químico

Con estos pasos el PCB queda prácticamente terminado, solo quedaría la máscara de

soldaduras, acabado en Sn/Au/Ag/Pb y la leyenda.

La máscara de soldadura afecta a la impedancia de las capas externas.

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Figura 104: Proceso de UV

El acabado metálico se deposita sobre los pads para proteger de la corrosión y facilitar

la soldadura.

Figura 105: Acabado metálico

El fabricante de PCBs dispone de núcleos, capas de pre-preg y de cobre de distintos

espesores. Dependerá del fabricante determinar el grosor y materiales de cada uno de

ellos.

Los valores de ancho mínimo de pista y diámetro de la vía, entre otros, determinan la

clase del PCB. Cuanto mayor clase, más cara será su fabricación. Algunos ejemplos son:

Tabla 3: Clases de PCB

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Por lo tanto nuestro objetivo será intentar

realizar la PCB con la mayor clase posible.

Otros parámetros a tener en cuenta son:

- Grosor final del PCB.

- Tipos de vías a utilizar.

Impedancia Controlada

Por impedancia controlada se entiende la

certeza de que las imprecisiones y tolerancias del proceso de fabricación no han

introducido discontinuidades de impedancia y que los valores de impedancia reales

coinciden con los esperados.

Son causas de discontinuidades de impedancia:

- Espesor de cobre y anchura no uniforme en la pista.

- Espesor y propiedades del dieléctrico no uniformes.

Para verificar la ausencia de desviaciones importantes respecto a los valores calculados

se utilizan placas de test denominadas test coupon.

Figura 107: Panel de PCB

Un test coupon contiene líneas de unos 15cm en cada una de las capas

de señal. Todos los planos de masa y alimentación están unidos. Suele

hacer un test coupon en cada extremo del PCB para asegurar que las

medidas representan a todo el panel.

¿Por qué usar test coupon y no líneas especiales en el PCB?

- Es difícil que un PCB tenga pistas punto a punto mayores a

Figura 106: Tipos de Vías

Figura 108: PCB de Tester

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15cm

- Los planos ni están unidos y hay muchas vías.

- Los pads para el test ocuparían espacio en el PCB.

El diseñador del PCB debe de especificar al fabricante :

- Que capas contienen señales de impedancia controlada.

- El valor de impedancias que se necesite obtener en cada capa.

Planos de masa y alimentación

Las ventajas de usar planos de masa y alimentación en lugar de pistas más o menos

gruesas son, entre otras:

- Proporcionar referencias de tensión y alimentaciones estables.

- Reducir el Crosstalk.

- Reducir discontinuidades de impedancias (reflexiones)

- Reducir ground y SSN.

Se va a considerar para nuestro diseño y hablar con mayor detalles los siguientes

aspectos:

- Las corrientes de retorno de alta velocidad siguen el camino de menor

inductancia.

- Qué efecto producen las discontinuidades en los planos.

- Que ocurre cuando una señal cambia de plano de referencia al cambiar de

capa.

Camino de menor inductancia

De nada sirve una pista bien trazada si no se piensa en el camino de retorno de

corriente:

Figura 109: Camino de menor inductancia

N baja frecuencia del elemento dominante de la impedancia es la resistencia, en alta

frecuencia la inductancia.

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Figura 110: Diferencia de alta frecuencia y baja frecuencia

Densidad de corriente de retorno en el plano de referencia en alta frecuencia

Figura 111: Densidad de corriente

En el caso de no poder disponer de un plano de grandes dimensiones, se recomienda

que esté tenga al menos una anchura de 12H.

Discontinuidades en los planos

Una discontinuidad en el plano de tipo slot (ranura) hace que la mayor parte de la

corriente de retorno tenga que dar un rodeo y por tanto aumentar el retardo de

propagación. Una pequeña parte atraviesa la ranura (capacidad entre los borde). Como

resultado del incremento de inductancia y de la aparición de varios caminos, la señal

queda distorsionada.

Figura 112: Discontinuidad entre planos

Las discontinuidades en los planos de referencia suelen ser debidas a antipads y a

planos partidos (Split planes)

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90

Figura 113: Clearance de los planos

Figura 114: Circuito equivalente de Stack Up

Inicialmente, la señal se propaga por la capa Top y está referenciada al plano GND y

por tanto la corriente de retorno viaja por GND. Hay un cambio a la capa Bottom, cuyo

plano de referencia en el stack-up es GND. No obstante, la corriente de retorno debe

cerrarse finalmente por VCC.

Como consecuencia, la corriente de retorno busca el camino de menor inductancia

desde Vcc hasta Gnd, generalmente a través de un condensador de desacoplo. El

efecto descrito es similar en una discontinuidad tipo slot.

Diseño del Stack-Up

El stack-up define la estructura del PCB (número de capas, espesores de cobre y de

dieléctrico, anchura de las pistas y vías, asignación de los planos de alimentación y

masa). El número final de capas lo determinará el experto en layout, pero el diseño del

stack-up es responsabilidad del diseñador del sistema.

Todas las capas deben de tener la misma impedancia, una diferencia de impedancias

del x% dará lugar a una reflexión del X/2%. Conviene que un plano de alimentación sea

adyacente a otro de masa para mejorar el desacoplo. Conviene interconectar los

planos de masa mediante vías para minimizar la impedancia de los caminos de

retorno.

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Redes de desacoplo

Funciones del condensador de desacoplo

La utilidad de las redes de desacoplo son las siguientes

1. Eliminar fluctuaciones de baja frecuencia en Vcc: Se colocan los

condensadores lo más cercano posible de la entrada de alimentación de la

placa, independizando al diseño de la inductancia de los cables de

alimentación.

Figura 115: Condensador de Bulk

Estos condensadores de elevado valor, típicamente uno por tensión de alimentación

sólo sirven para filtrar las perturbaciones de baja frecuencia. Dicho de otro modo,

proporcionan una fuente de carga con baja impedancia Vcc-Gnd a frecuencias a las

que la inductancia de los cables provocaría demasiada caída.

Un condensador de elevado valor se sitúa entre la fuente de alimentación y el circuito

integrado, reduciendo la inductancia del camino de L2 + L1 a sólo L2 (mucho menor).

Figura 116: Efecto del condensador de Bulk I

La inductancia se opone a cambios bruscos en la corriente. Sin el condensador de bulk,

las demandas instantáneas de corriente producirían caídas importantes en la tensión

de alimentación.

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Figura 117: Efecto del condensador de Bulk II

Conociendo el máximo ∆V que tolera el sistema y la máxima ∆I, peor caso, para toda la

placa, se determina la máxima reactancia admisible entre masa y alimentación:

Ecuación 50

Se determina la frecuencia a la que el cableado de alimentación presenta esta

reactancia:

Ecuación 51

La inductancia del cableado en nH, puede estimarse como:

Ecuación 52

Donde l es la longitud del cable en cm, H es la separación media entre cables y D el

diámetro de los cables.

Para garantizar una baja impedancia entre la masa y alimentación por encima de Find-

cable se necesita un condensador, que calcularemos para tener una reactancia Xmax a

Find-cable:

Ecuación 53

2. Eliminación fluctuaciones de alta frecuencia en Vcc

La capacidad de bulk, por su tamaño y características, es lenta. Los picos de

demanda instantánea de corriente debe proporcionarlos una red de

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93

condensadores de menor tamaño, colocados junto a los Circuitos integrados, lo

que constituye un segundo nivel de desacoplo. Se crea así una jerarquía o un

diseño multinivel de la red de desacoplo.

Figura 118: Condensadores de desacoplo de un CI

3. Proporcionar un camino de baja inductancia para las corrientes de

retorno.

Se añadirán estratégicamente algunos condensadores por todo el PCB para reducir la

inductancia de los caminos de retorno. En este sentido, el acoplo capacitivo entre los

planos Vcc y masa contribuye positivamente a partir de 150-200 Mhz

aproximadamente.

Figura 119: Capacidad equivalente del Stack-Up

Comportamiento en frecuencia de un condensador real

Impedancia de un condensador real

Componentes parásitas:

- R=30mΩ

- L=1-5nH

Margen útil para desacoplo.

Fr entre 10 y 100Mhz para condensadores de pequeño valor.

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Figura 120: Impedancia en función de la frecuencia

Se podrá aumentar el ancho de banda útil añadiendo Condensadores en paralelo.

Figura 121: Ancho de banda

A una frecuencia dada, estarán efectivamente en paralelo todos los condensadores

dentro de un diámetro D<<λ

Tipos de condensadores para desacoplo

Los condensadores utilizados en desacoplo son básicamente tres tipos:

- Cerámicos multicapa: Hasta 100uF. Muy baja inductancia debido a su pequeño

tamaño y muy baja ESR. Serán utilizados para los condensadores de desacoplo

de pequeño valor, en el encapsulado más pequeño que se encuentren. No son

condensadores polarizados.

- Tántalo: Hasta 1mF. Baja inductancia pero ESR alta. Pueden formar parte de la

capacidad de bulk. Se tratan de condensadores polarizados.

- Electrolíticos: A partir de 470uF. Se colocarán junto a los reguladores de

tensión y terminales de entrada de alimentación. Sólo en PCBs con muchos

Circuitos integrados. Son condensadores polarizados.

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Condensadores Cerámicos Multicapa:

Disponibles en distintos dieléctricos agrupados en dos clases: NPO (clase 1 ), X7R, X5R

e Y5V (Clase 2).

Tabla 4: Modelos de condensadores Multicapa

Difieren en estabilidad, en el margen de temperatura y en valores disponibles

- NPO-> Hasta 10nF y 300ppm/ºC

- X7R-> Hasta 1uF y ±15% de variación

- Y5V-> Hasta 10uF y +30 -80% de variación.

Conclusión: en caso de elegir X7R o Y5V, escoger un valor de capacidad nominal mayor

que el requerido.

Encapsulados y tamaños disponibles.

Tabla 5: Tamaños de condensadores multicapa

Selección de los condensadores

Para aumentar la vida útil, la tensión nominal del condensador debe ser al menos el

doble de la tensión máxima que tendrá que soportar 2xVcc. Se seleccionarán el

encapsulado más pequeño disponible para reducir la inductancia, y siempre

encapsulados de montaje superficial, excepto en los electrolíticos.

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Tendremos en cuenta la variación termina en MLCC y se escogerán valores

ligeramente superiores.

- Se seleccionarán condensadores de baja ESR

- Se preferirán MLCC antes que tántalo

- Se preferirán tántalo antes que aluminio

Diseño de una red de desacoplo para un circuito.

Principios generales:

Normalmente, los circuitos integrados no toleran más de un ±5% de variación respecto

a la tensión de alimentación nominal. Teniendo en cuenta además la demanda de

corriente, se obtendrá un objetivo para la impedancia máxima del desacoplo entre DC

t Fcodo.

Ecuación 54

Se deberá de tener en cuenta la inductancia de las corrientes de los C a los planos y de

las vías, aproximadamente 1nH. De este modo, la frecuencia de resonancia del

componente Frself es mayor que cuando está montado en el sistema FRIS.

Figura 122: Circuito equivalente

Efecto de las vías:

Además de la inductancia del condensador, la inductancia debida a las conexiones a los

planos de alimentación y masa ha de ser tenida en cuenta, ya que se suma

directamente a la ESL del condensador.

Por lo tanto, conviene minimizar la longitud de las conexiones a las vías.

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Figura 123: Conexión Vía plano

Inductancia de una vía (h, d en cm):

Ecuación 55

Diseño de la Red de Desacoplo:

Parea el diseño de la red se estudiará las recomendaciones de tres fabricantes de

Circuitos Integrados: Cypress Semiconductor, Micron Technologies y Xilinx. Los tres

fabricantes proponen distintas soluciones al problema. Cuantos condensadores de

desacoplo y de qué valor se deberán de colocar rodeando el CI.

En lo que sí coinciden es en la necesidad de minimizar la inductancia de las conexiones

entre condensadores, los pines y los planos de alimentación y masa mediante:

- Colocar los condensadores lo más cerca posible de los Circuitos Integrados y de

los pines a desacoplar.

- Colocar los condensadores en la capa opuesta al Circuito Integrado ayuda a

reducir la longitud de las conexiones.

Recomendaciones de Cypress

- Usar un solo valor de capacidad, ayuda a evitar antiresonancias.

- Elegir el valor de forma que la frecuencia de resonancia coincida con la del reloj

del sistema.

- Poner tantos condensadores en paralelo como sea necesario para extender el

rango útil al ancho de banda de las señales.

- Debe de desacoplarse todos los pines de alimentación con al menos un

condensadores por pin.

- Colocar condensadores en la misma cara del PCB que el CI a desacoplar y lo

más cerca posible de éste.

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Recomendaciones de Micron.

Pensadas para memorias DDR.

Método 1: Cálculo de la capacidad de desacoplo total que requiere el CI en función de

slew rate de corriente de las salidas y de la máxima caída de tensión aceptable.

Ejemplo: Una memoria SRAM de 36 líneas de datos, cada una de las cuales conduce

una carga de 30pF con flancos de 2ns y con niveles de 3.3V:

Ecuación 56

Si las 36 salidas conmutarán simultáneamente:

Ecuación 57

Se permite un ±5% de variación de la alimentación (165mV para 3.3V)

Ecuación 58

Se necesitarán al menos 22nF de desacoplo. En vez de un condensador único poner

dos de 15nF en paralelo para reducir el ESR. Este método no tienen en cuenta la caída

de tensión por la inductancia serie total. En el ejemplo anterior, sí se supone L=1.5nH,

resulta:

Ecuación 59

Lo que es INACEPTABLE

Por lo tanto, el método 1 es incompleto. Será necesario tener en cuenta la inductancia

serie a la hora de elegir el condensador de desacoplo.

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99

Método 2: Se parte del cálculo de la corriente total calculada según el método 1.

Partiendo de una variacion maxima de 165mV.

Ecuación 60

Las señales tienen un ancho de banda aproximado de:

Ecuación 61

La impedancia del desacoplo será inductiva, estaremos por encima de la frecuencia de

resonancia, por lo que la inductancia máxima es de:

Ecuación 62

Si se utilizan condensadores de 1.5nH, se necesitarían 1500/57=27 condensadores de

pequeño valor, que totalicen al menos valor:

Ecuación 63

Debería disponerse en el PCB de 27 condensadores de al menos 270pF solo para el

desacoplo de las líneas de datos de la memoria.

Recomendaciones de Xilinx

Pensadas para CI de gran tamaño e interfaces a distinta velocidad.

Proporcionan un desacoplo efectivo entre 500Khz y 500Mhz mediante una

combinación de condensadores de varios valores, usando la siguiente tabla como guía.

Debe de haber al menos un condensador de cada rango de valores y debe de haber al

menos tantos condensadores como pines de alimentación en el CI:

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Tabla 6: Porcentaje de condensadores de desacoplo

Tabla 7: Valor de los condensadores en función de la frecuencia

Capacidad entre planos

A partir aproximadamente de 150Mhz los condensadores de desacoplo son ineficaces

como desacoplo. Esta limitación se debe a la inductancia de los encapsulados y de las

vías.

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Figura 124: Capacidad entre planos

Un adecuado diseño de stack-up permite contar una capacidad de desacoplo de

inductancia despreciable: la capacidad entre planos, constituye un tercer nivel de la

red de desacoplo.

Figura 125: Efecto del FR4

Empleando el material FR4 y los espesores habituales se consiguen 50pF/cm^2 entre

planos. Usando materiales con εr elevada y reduciendo la separación, se puede llegar a

los 4nF/cm^2 entre planos.

Esta técnica no evita tener que seguir colocando la capacidad de bulk. Tampoco

elimina completamente la inductancia: sigue habiendo vías a Vcc y Gnd.

Figura 126: Capacidad entre planos

A modo de ejemplo, en la siguiente tabla se muestra una PCB con distintos dieléctricos

Vs FR4 con 33 Condensadores a 10nF. Todos los PCBs llevan además un condensador

de 22uF de Bulk y varios CI.

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Figura 127: Tipos de materiales dieléctricos

Hay que tener especial cuidado con las resonancias de los planos. A ciertas frecuencias

la estructura resuena, la impedancia es elevada, el desacoplo es malo y la radiación del

PCB es elevada.

Figura 128: Modelo de cavidad

En los diseños hay numerosas vías cuyos antipads tienen efecto de:

- Crear ranuras en los planos.

- Reducir el área efectiva de cobre y por tanto la capacidad entre planos.

- Provocar aumento de la caída de tensión.

Se puede llegar a cerrar o reducir mucho el camino de corrientes de masa o

alimentación a un área del PCB.

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Figura 129: Plano de masa de una FPGA

Metodología para el diseño de la red de desacoplo:

Una red de desacoplo multinivel debe de contener: capacidad de bulk para el PCB,

reguladores de tensión con sus condensadores de desacoplo para cada CI.

Adicionalmente, a alta frecuencia, se puede diseñar el PCB para aprovechar la

capacidad natural entre los planos Vcc y Gnd.

La capacidad de Bulk, generalmente uno o pocos condensadores de valor elevado, se

puede calcular de una forma sencilla a partir de las necesidades del PCB y de la

inductancia de los cables a la fuente de alimentación. Su “ratio de acción” es todo el

PCB dentro de su bajo margen de frecuencia útil.

La red de desacoplo para cada CI estará formada por varios condensadores y debe

diseñarse teniendo en cuenta que:

- Sólo los condensadores dentro de un diámetro Lc pueden considerarse en

paralelo a efectos de cálculo/simulación.

- Buscar para garantizar entre DC y Fcodo una Z<∆V/∆I para ek CI.

- Utilizar varios condensadores y la mejor forma de obtener una distribución

adecuada, sin antiresonancias, es mediante simulación.

- Diseñar el Stack-Up favoreciendo la capacidad entre planos de alimentación y

masa. Su efecto se observa mucho, mucho antes del GHz.

Compatibilidad electromagnética

El objetivo de este punto es el de conocer las distintas fuentes de ruido que afectan a

dispositivos y equipos electrónicos. Diferenciar las técnicas de trabajo frente a las

emisiones radiadas o conducidas y analizar la manera de proteger al sistema de

posibles emisiones.

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Definiciones Básicas

Entorno electromagnético: Se define entorno electromagnético como la totalidad de

los fenómenos electromagnéticos variables con el tiempo, que existen en una región

dada. Esto incluye señales electromagnéticas deseadas y no deseadas.

Se puede describir por fuentes que pueden estar activas o mediante parámetros

medibles como voltajes e intensidades de campo eléctrico y magnético. Al igual que un

equipo activo encendido contribuye al entorno de forma activa, un equipo pasivo o

apagado también puede contribuir al entorno de forma pasiva.

Perturbación electromagnética: Se denomina perturbación electromagnética a todo

fenómeno electromagnético susceptible de crear anomalías en el funcionamiento de

un dispositivo, de un aparato o de un sistema que ha de funcionar de una manera

preestablecida o de afectar desfavorablemente a la materia viva o inerte.

Puede ser:

- Un ruido electromagnético.

- Una señal no deseada.

- Una modificación del medio de propagación en sí mismo.

Interferencia electromagnética: Se define interferencia electromagnética como

cualquier anomalía aportada al funcionamiento de un dispositivo de un aparato o de

un sistema por una perturbación electromagnética.

Degradación de funcionamiento: Es la desviación no deseada de las características de

funcionamiento de un dispositivo, aparato o sistema que ha de funcionar de una

manera preestablecida, sin degradación de calidad en presencia de una perturbación

electromagnética.

EMC: Es la capacidad de cualquier aparato, equipo o sistema para funcionar de forma

satisfactoria en su entorno electromagnético sin provocar perturbaciones

electromagnéticas sobre cualquier cosa de ese entorno. La compatibilidad

electromagnética debe de ocuparse de tres problemas diferentes, describiendo la

capacidad de:

- Los sistemas electrónicos para funcionar sin interferir en otros sistemas.

- Que dichos sistemas deben funcionar de manera correcta en un entorno

electromagnético específico.

- No provocar interferencias con uno mismo.

Una EMC eficaz requiere un sistema diseñado, fabricado y comprado según el entorno

electromagnético operativo al que se destina.

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Inmunidad electromagnética: Capacidad que hace que el aparato, equipo o sistema

sea capaz de operar adecuadamente en un entorno sin ser interferido por otros o por

el mismo.

Susceptibilidad electromagnética (EMS): Es la incapacidad de un dispositivo, equipo o

sistema de funcionar sin degradación en presencia de una perturbación

electromagnética.

Interferencia electromagnética (EMI): No debe ser fuente de interferencia que afecten

a otros equipos de ese entorno.

Emisión electromagnética (EME): La emisión electromagnética es el fenómeno por el

cual la energía emana de una fuente. La energía electromagnética puede alcanzar a un

sistema por:

- Radiación.

- Conducción.

Estas dos formas de iteración pueden estar presentes simultáneamente y dar lugar a

efectos no deseados dentro y fuera del sistema que contiene las fuentes de

perturbación.

Emisión radiada: Es la componente de energía de radio frecuencia transmitida a través

de un medio en forma de campo magnético.

Emisión Conducida: Es la componente de energía de radio frecuencia transmitida a

través de un medio físico como un cable o hilo.

Descarga electrostática (ESD): Transferencia de electricidad en el que intervienen dos

cuerpos con diferente nivel electroestático.

Diseñando para EMC

Los efectos que pueden aparecer en un diseño por EMC son los siguientes:

- Ruido indeseado en la recepción de las emisiones.

- Potenciales accidentes mortales debido a la degradación de los sistemas

críticos de seguridad.

Las diversas formas de EMI pueden causar fallos en:

- Funciones eléctricas y electromagnéticas.

- Evitar el uso adecuado del espectro radioeléctrico.

- Encender atmósferas inflamables.

- Tener efectos en el tejido humano.

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….

La compatibilidad electromagnética de los dispositivos y equipos electrónicos es

actualmente una de las principales exigencias de calidad. En la Unión Europea está

establecida una directiva 89/336/EEC sobre EMC, de la que es de obligatorio

cumplimiento desde el año 1996, que cubre un gran conjunto de sistemas y equipos

eléctricos y electrónicos comercializados en su territorio.

Para cubrir estas necesidades restrictivas en cuanto a EMC, es necesario llevar un

estricto control desde el primer momento del diseño del dispositivo. Existen dos

formas de llevar a cabo un diseño de EMC.

- Crisis Approach: El diseñador se despreocupa de la EMC hasta que ha finalizado

el producto. Esto implica problemas en la etapa final y costes añadidos al

proyecto.

- System Approach: El diseñador es consciente desde el primer momento de los

problemas ocasionados por el EMC e implementa medidas para corregirlos a

tiempo.

En la siguiente gráfica se observa los costes del producto en función de la fase de

diseño del mismo.

Figura 130: Curva de coste

Para llevar a cabo todas las fases del diseño de una manera correcta, existen infinidad

de diagramas de trabajo donde se separan las tareas, en función de la responsabilidad

de las mismas. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de la misma.

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Figura 131: Proceso de fabricación

Elementos que intervienen en el EMC

Las fuentes de EMC más comunes que se podrá encontrar en los PCBs son:

- Circuitos Integrados

- Condensadores

- Pistas

- Vías

- Planos de alimentación

- Aperturas

- Cables

- Crosstalk entre pistas

La clasificación del EMC en función de los

caminos de acoplamientos puede ser:

- Acoplamientos Radiados: Se transmiten a través del aire en forma de campo E,

H u Onda plana.

o Campo Próximo

Acoplo Capacitivo

Acoplo Inductivo

o Campo Radiado

- Acoplamientos Conducidos: Se transmiten por conductores eléctricos en forma

de V e I

o Impedancia Común

o Red Eléctrica

Figura 132: Elementos EMC de un PCB

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o Capacidades parasitas

En la siguiente figura se muestra un circuito de ejemplo donde se pueden observar

todos los tipos de acoplamiento que se deberá de minimizar en un diseño.

Figura 133: Modelos de ruido

Reglas de diseño para cumplir con el EMC

A continuación se dictan una serie de reglas a tener en cuenta a la hora de llevar a

cabo un diseño electrónico.

- Utilizar componentes SMD. Reducen la dimensión y los bucles, reduciendo

también el acoplamiento parasito.

- En el caso de utilizar componentes pasantes, intentar reducir al máximo los

pines pasantes.

- El objetivo general del diseño es reducir la inductancia de las conexiones,

reduciendo la longitud del conductor.

- Reducir el acoplamiento por diafonía capacitiva. Para ello habrá que aumentar

la distancia de separación de los conductores.

- Reducir las emisiones electromagnéticas

radiadas en el Lay-Out de una fuente de

alimentación. Para ello habrá que reducir

el área de los bucles.

- Utilización de apantallamientos de

Circuitos Integrados con alta inmunidad al

ruido o generadores del mismo.

- Durante la fase de rutado intentar no

hacer demasiadas aristas sobre pistas de

alta velocidad.

- Apantallar las señales analógicas a través de planos.

Figura 134: Reglas básicas

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- Utilización de planos de alimentación.

- Utilización de condensadores de desacoplo.

- Utilización de ferritas en las alimentaciones.

- Instalación de una toma de tierra en la electrónica.

- Derivación de la energía de un pulso de ESD en la alimentación, a través de

varistores, condensadores…. Al plano de tierra o chasis.

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5. DISEÑO DEL PCB En esta sección se detallarán las características de la tarjeta de control diseñada para el

sistema de posicionamiento interior.

5.1 Especificaciones de Diseño

Las especificaciones para el comienzo del diseño fueron las siguientes:

- Sistema basado en arquitectura FPGA Xilinx de la familia Spartan 6.

- Alimentación de entrada de 230Vac con fusible de protección, el sistema

deberá ser capaz de generar las diferentes alimentaciones internas.

- Programación de la FPGA a través de un puerto de programación exclusivo de

Xilinx con memoria de programación propia.

- Control de un total de cinco balizas ultrasónicas basadas en actuadores piezo-

eléctricos, a través de conversores analógicos-digitales (DAC) gobernados

mediante un bus SPI independiente para cada baliza. La etapa de amplificación

deberá quedar incluida en la tarjeta.

- Integración de dos memorias DDR2.

- Integración de comunicaciones con la FPGA a través de la conexión Ethernet,

WiFi y USB para permitir el control y depuración del sistema.

- Posibilitar un puerto de entradas salidas libres para las tareas de depuración.

- Integración del hardware periférico que sea necesario.

Con esta serie de pautas, se presenta el siguiente esquema grafico de bloques que

contiene todas las interconexiones del circuito eléctrico.

Figura 135: Diagrama de bloques

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5.2 Esquemas Eléctricos

A continuación se estudiarán los diferentes circuitos que componen la tarjeta. Se

estudiarán los circuitos dependiendo de la función que desarrollan cada uno de ellos

dentro del sistema.

Etapa de Alimentación

La etapa de alimentación siempre es uno de los puntos más técnicos y complicados a la

hora de llevar a cabo el diseño de cualquier circuito. Pues el diseñador ha de tener en

cuenta una gran cantidad de parámetros y valores para diseñar de una manera

correcta dicha etapa. Dichos parámetros hacen referencia en primer lugar al consumo

máximo de mi sistema y la alimentación de entrada de la que se dispone.

En este diseño se tiene una clausura principal y era la de alimentar el circuito a través

de una tensión alterna comprendida entre los 220 y 230 Vac. Por lo que el primer

objetivo de dicho diseño era el de convertir la tensión en alterna en una tensión en

continua válida para nuestro circuito.

La elección del conversor fue basada en la potencia máxima del sistema que rondaba

los 80W de potencia. Dichos valores se obtienen de la siguiente manera.

Tabla 8: Consumos de la tarjeta

Alimentación Potencia

Consumo Parte Digital 15W

Consumo Analógico 75W

Dando un total de 95 W, por lo que el regulador que se ajustaba a dichos valores era

de 100W. El regulador seleccionado es del fabricante Traco Power, concretamente el

modelo TOP 100-124 que presenta una conversión de 230Vac a 24Vdc con una

corriente máxima de salida de 4.2A.

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Figura 136: Conversor 230Vac a 24Vdc

La conexión del conversor en el esquema eléctrico se muestra en la siguiente figura:

Figura 137: Etapa de entrada de alimentación

Como medida de seguridad se ha añadido un fusible no rearmable de 8A a 250V en la

entrada del circuito. Dicho componente quedará alojado en un portafusibles para

facilitar su remplazo en el caso de avería.

Una vez obtenida la tensión en continua, se procede a la selección de los reguladores

que convertirán los niveles de tensión de +24V a los requeridos por el sistema.

El siguiente paso fue la conversión de los +24V en dos niveles de tensión ±15Vdc y

+5Vdc. La tensión de ±15Vdc es necesaria para llevar a cabo la alimentación de los

amplificadores de potencia de las balizas ultrasónicas, mientras que la alimentación de

+5Vdc es necesaria para la conversión en diferentes niveles de tensión para la

alimentación de los circuitos digitales de la tarjeta.

Para la alimentación de ±15Vdc se ha utilizado un conversor del fabricante Traco

Power concretamente el modelo TEN 60-2413 que es capaz de suministrar una

corriente máxima de 4 A.

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Figura 138: Conversor de +24Vdc a ±15Vdc

La conexión del regulador en el esquema eléctrico se presenta en la siguiente figura.

Figura 139: Etapa de alimentación de ±15Vdc

Para la alimentación de +5Vdc se ha utilizado un conversor del fabricante Traco Power

concretamente el modelo THN 15-2411 que es capaz de suministrar una corriente

máxima de 3 A.

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Figura 140: Conversor de +24Vdc a +5Vdc

La conexión del regulador en el esquema eléctrico se presenta en la siguiente figura.

Figura 141: Etapa de alimentación de 5Vdc

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Una vez que ya tenemos la tensión de +5Vdc se convertirá a los niveles de tensión

necesarios de la tarjeta. Dichos niveles de tensión son los siguientes:

- +3,3Vdc

- +1,8Vdc

- +1,2Vdc

- +0,9Vdc

- +2,5Vdc

Para su conversión se han utilizado los siguientes reguladores:

- Tensión 2.5Vdc y 1.2Vdc. Se obtiene a través del regulador LTC3546EUFD. Para

presentar el valor exacto de salida se ha debido configurar de la manera

mostrada en la siguiente figura:

Figura 142: Etapa de alimentación de +2.5Vdc y +1.2Vdc

- Tensión 3.3Vdc y 1.8Vdc. Se obtiene a través del regulador LTC3501EFE. Para

presentar el valor exacto de salida se ha debido configurar de la manera

mostrada en la siguiente figura:

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Figura 143: Etapa de alimentación de +3.3Vdc y +1.8Vdc

- Tensión 0.9Vdc. Se obtiene a través del regulador LTC3501EFE. Para presentar

el valor exacto de salida se ha debido configurar de la manera mostrada en la

siguiente figura:

Figura 144: Etapa de alimentación de +0.9Vdc

FPGA

La unidad central de procesamiento de la tarjeta es una FPGA sobre la que correrá una

arquitectura realizada en VHDL. Dicho componente tienen la capacidad y

responsabilidad de procesar toda la información recibida a través de las líneas de

comunicación y actuar en consecuencia con el control de los amplificadores de

potencia que serán utilizados para excitar las balizas ultrasónicas.

La familia de las FPGAs seleccionada es la Spartan del fabricante Xilinx, concretamente

el modelo XC6SLX45-2CSG324C. Dicho dispositivo presenta una serie de características

que cumplen con las especificaciones del sistema.

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Para poder adecuar la FPGA al circuito es necesaria la instalación de un hardware

adicional que proporcione al dispositivo las condiciones idóneas de funcionamiento.

Dichos circuitos adicionales son los siguientes:

- Puerto de programación.

- Memoria de programación.

- Reloj del sistema.

- Red de desacoplo

Puerto de programación.

Para la programación del dispositivo se ha optado por la utilización del protocolo JTAG.

Para poder conectar el programador propio de Xilinx a la tarjeta, queda instalado un

conector de 6 pines que cumplen con la conexión estándar de dicho programador. En

la siguiente figura se muestra el conector implementado.

Figura 145: Puerto de programación

Para añadir seguridad al conector y protegerlo de posibles descargas ESD que el

usuario pudiera realizar se han instalado una serie de diodos Zener que protegerán de

dichas sobre tensiones. Dichos diodos pueden verse en el esquema eléctrico.

Memoria de programación

Para llevar a cabo la programación del dispositivo se ha optado por la implementación

de una memoria PROM de Xilinx de 32Mb de capacidad, modelo XCF04SVOG20C con la

configuración en paralela del dispositivo. Dicha memoria contiene el código básico de

inicialización del dispositivo. En la siguiente figura se muestra la conexión paralela con

la FPGA.

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Figura 146: Memoria de programación

Adicionalmente a esta memoria se han instalado dos memorias EEPROM, modelo

N25Q128A13ESE40F del fabricante Numonyx de capacidad 128Mb cada una con un

protocolo de comunicación SPI a la FPGA. El uso de dichas memorias EEPROM queda

reservado a la aplicación del usuario. En la siguiente figura se muestra la ubicación de

dichas memorias.

Figura 147: Memoria auxiliar de programación

Reloj del Sistema

Para suministrar la frecuencia de funcionamiento de la FPGA se dispone de un

oscilador de 40mHZ frecuencia instalado en la placa del fabricante Silicon Labs. Dicho

oscilador quedará conectado directamente al dispositivo FPGA.

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Figura 148: Reloj del sistema

Red de Desacoplo

Siguiendo los consejos y recomendaciones mencionados en la parte teórica de dicho

documento sobre el diseño de la red de desacoplo se ha procedido a la

implementación de la siguiente configuración.

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Figura 149: Condensadores de desacoplo

Memorias DDR2

Una de las especificaciones de la tarjeta era la capacidad de tener 2G de memoria

DDR2. Para su implantación se ha optado por la utilización de dos unidades de

memoria de 1G del fabricante Micron, concretamente el modelo MT47H64M16HR.

Dicho dispositivo necesita de una serie de componentes adicionales para hacerla

funcionar:

- Red de resistencias de PULL-UP.

- Red de desacoplo.

El valor de las resistencias utilizadas es suministrado por el datasheet del fabricante y

la red de desacoplo quedará diseñada utilizando las reglas mencionadas

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anteriormente. En la siguiente figura se muestra la configuración de una de las

memorias DDR2.

Figura 150: Memorias DDR2

Etapa analógica

La etapa analógica tiene la función de convertir las instrucciones enviadas por el

sistema de control y convertir dichas señales digitales a una señal analógica diferencial

de tensión máxima ±15Vdc con una potencia máxima de 15W. Para su implementación

son necesarias el uso de dos dispositivos principales.

- DAC.

- Amplificador de potencia.

DAC

El DAC tendrá la función de convertir las instrucciones digitales suministradas por la

FPGA en una tensión analógica de ±15Vdc. El protocolo de comunicación del DAC

elegido es el SPI. Cumpliendo con estos requisitos el DAC seleccionado será el AD5131

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del fabricante Analog Devices. Este dispositivo tiene la capacidad de trabajar con una

resolución de salida de 14bits por lo que nuestro paso de consigna mínimo será de:

Ecuación 64

Incremento de señal suficiente para la aplicación que necesitamos. En la siguiente

figura se muestra la configuración utilizada para la implementación del mismo en el

circuito eléctrico.

Figura 151: Conversor DAC

Amplificador de Potencia

El amplificador de potencia tendrá la función de generar la potencia eléctrica

necesaria para excitar el cristal piezoeléctrico de las balizas ultrasónicas. El

amplificador utilizado es el modelo MAX9703ETJ del fabricante MAXIM. Dicho

amplificador es capaz de generar una potencia máxima de salida de 15W en una señal

diferencial. El criterio de selección de este amplificador ha sido el reducido tamaño

que presenta, la potencia entregada en su salida y la capacidad de poder generar una

señal diferencial en su salida. En la siguiente figura se muestra la configuración

utilizada para la implementación del mismo en el circuito eléctrico.

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Figura 152: Amplificador de potencia

Comunicaciones

La tarjeta de control presenta una serie de comunicaciones, que permitirán al usuario

generar la configuración con el sistema de control de la manera que más le convenga,

en función de la aplicación a utilizar. Los diferentes medios de los que dispondrá el

usuario para comunicarse con la tarjeta son:

- Comunicación USB

- Comunicación Ethernet

- Comunicación inalámbrica WIFI

Comunicación USB

La tarjeta de control presenta un puerto de comunicación USB, a través de un conector

micro USB. Dicha comunicación pasara a través de un Driver FTDI, concretamente el

modelo FTDI232RL que convertirá el protocolo de comunicación USB al protocolo de

comunicación UART que está directamente conectado con la FPGA del sistema.

Figura 153: Comunicación USB

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Comunicación Ethernet

La tarjeta de control dispone de un puerto de comunicación RJ-45 para poder realizar

la comunicación, a través del protocolo Ethernet con la FPGA del sistema. Para adaptar

las señales del protocolo de comunicación Ethernet a la FPGA se dispone de un Driver

88E111 del fabricante Marvell, este driver permite configurar el protocolo de

comunicación a 10/100/1000 Base-T.

Figura 154: Comunicación Ethernet

Comunicación WIFI

La tarjeta dispone de un módulo de comunicación WIFI de microchip para poder

realizar la comunicación de manera Inalámbrica con el sistema. El módulo

seleccionado es el MRF24WB0MA. Este dispositivo se encuentra en el rango de

frecuencias de los 2.4Ghz en el estándar de comunicación 802.11. Dicho dispositivo

dispone en su encapsulado de una pequeña antena de comunicación, aunque cuenta

con la capacidad de poder conectar una antena para poder aumentar su rango de

funcionamiento.

La comunicación con la FPGA se realiza a través de una comunicación SPI que ya es

proporcionada por el propio dispositivo.

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125

Figura 155: Comunicación WiFi

Circuitos periféricos

Se han instalado en la tarjeta de control una serie de periféricos que permitirán al

usuario final de la aplicación conocer la temperatura interna del sistema y tiempo de

uso del mismo. Para ello se han implementado en la tarjeta un sensor de temperatura

y un reloj calendario.

Sensor de Temperatura

El sensor de temperatura le será muy útil al usuario final en el caso de que desee

realizar ajustes de offset en las balizas electrónicas, provocados por la temperatura del

equipo. También sería útil en el caso de averías por sobrecalentamiento del sistema.

Por estas razones se ha implementado un sensor TCN75A que tiene la capacidad de

medir temperaturas de rango -40ºC a +125ºC con una resolución máxima de 0.06ºC. La

comunicación con dicho sensor se realiza a través de un protocolo I2C con la FPGA.

Figura 156: Sensor de Temperatura

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126

Reloj calendario

El reloj calendario le permitirá al usuario conocer la fecha y hora actual que tiene el

sistema, lo que le permitirá conocer las horas de uso del mismo. Se trata de un sensor

muy útil en el momento que se quiere valorar la durabilidad del sistema o se desea

gestionar algún tipo de temporización con el mismo.

Para su utilización es necesaria la instalación de una pila de 3.3V que permitirá al reloj

mantener la hora en el caso de que la tarjeta no esté alimentada. El reloj calendario

utilizado es el modelo MCP79410 del fabricante microchip.

La comunicación de dicho circuito con la FPGA se realiza a través del protocolo de

comunicación I2C.

Figura 157: Reloj Calendario

Puertos libres y Leds de depuración

Durante la fase de diseño del FW puede ser útil de disponer de una serie de puertos de

entrada y salida libres y de Leds que permitan realizar las tareas de depuración del

sistema. Para ello la tarjeta cuenta con un total de 8 Entradas y Salidas configurables a

una tensión de 3.3V conectadas directamente a la FPGA. También se dispone de un

total de 8 Leds conectados a una alimentación de 3.3V que permitan visualizar las

operaciones de depuración.

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127

Figura 158: Puerto libre y Leds de depuración

5.3 LayOut PCB

En este punto se analizara la posición y rutado de los componentes del esquema

eléctrico en la tarjeta.

Áreas del PCB

La tarjeta “Control UT” se divide en una serie de zonas que englobarán la función de

los circuitos alojados en dicha zona en una función única.

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128

Figura 159: Elementos del PCB

1. Etapa de alimentación.

2. Circuitos Periféricos.

a. Reloj calendario.

b. Termómetro.

3. FPGA.

4. Memorias DDR2.

5. Etapa Analógica.

6. Puertos Libres.

7. Etapa de Comunicación.

Situación de los componentes

Dentro de cada una de las etapas existentes en la tarjeta se detallan los componentes

más importantes de las mismas.

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129

Etapa de alimentación

Figura 161: Etapa de alimentación, cara Top

Figura 162: Etapa de alimentación, cara Bottom

Conversor 230Vac->24Vdc Conector de entrada de alimentación

Fusible de protección

Conversor 24Vdc -> 5Vdc

Conversor de 24Vdc -> ±15Vdc

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130

Circuitos periféricos

Figura 163: Circuitos periféricos

FPGA

Figura 164: FPGA

RelojCalendario

Usb de comunicaciones

Led estado de las alimentaciones

Fpga

Reloj

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131

Memorias DDR2

Figura 165: Memorias DDR2

Etapa Analógica

Figura 166: Etapa Analógica

Memorias DDR2 Condensadores Desacoplo

DAC

Conector Balizas

Amplificadores

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132

Puertos Libres

Figura 167: Puertos Libres

Etapa de comunicación

Figura 168: Etapa de comunicación

Puerto de

Programación

Puerto Libre Leds de Depuración

Ethernet

WiFi

Leds Estado de las

comunicaciones

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133

Stack-Up seleccionado

El Stack-Up seleccionado para este circuito se muestra a continuación.

Figura 169: Stack Layer de la PCB

La asignación de las capas es la siguiente:

- Capa 1, Top -> Capa para señales.

- Capa 2 -> Plano de 3.3Vdc.

- Capa 3 -> Plano de Chasis.

- Capa 4 -> Capa de señales.

- Capa 5 -> Capa de señales.

- Capa 6 -> Plano de GND.

- Capa 7 -> Plano de alimentación de 1.2v, 1.8v y ±15v y Señales.

- Capa 8 -> Capa de señales.

- Capa 9 -> Plano de GND.

- Capa 10, Bottom -> Capa de Señales.

Rutado del Circuito

Para el rutado del circuito se ha utilizado la herramienta informática Altium Designer,

concretamente la versión 9. Se trata de una potente herramienta informática que

permite la visualización de la tarjeta electrónica en 3D una vez finalizada. En el

software Altium se han seguido las siguientes pautas y reglas de diseño para adaptarse

a los estándares de los fabricantes más conocidos.

- Mínimo ancho de pista = 0.2mm.

- Mínima claridad plano-pista = 0.25mm.

- Tolerancia de antenas = 0mm.

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134

- Presencia de cortocircuitos = 0.

- Mínima separación entre componentes = 0.5mm

- Mínimo taladro = 3mm

- Mínimo ancho de via = 0.2mm

- Tamaño de la serigrafía mínimo = Altura=1mm, Anchura = 0.2mm

- Solape de la serigrafía por Pads y Vías = Activado.

- Mínima distancia entre plano, pista y borde de placa = 1.5mm

Llevando a cabo estas reglas y realizando el rutado de acuerdo a lo especificado en las

reglas teóricas para su realización se lleva a cabo como fase final la comprobación de

que las reglas se han cumplido en el diseño. El resultado obtenido por el programa

Altium es el siguiente:

Se presentan que se tienen 0 errores en el PCB y 2 Warnings. Los dos warnings

aparecidos son debido a una metalización que se realiza en los pasadores del conector

de Ethernet, ya que su librería no soportaba darle Chasis a este conector, cuando si

debe de ser conectado a dicha señal.

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135

5.4 Especificaciones del sistema

A continuación se detallaran las especificaciones de la tarjeta de control del sistema de

posicionamiento diseñada como objeto del presente trabajo.

Especificaciones Técnicas

El hardware de la tarjeta se divide en:

- Unidad de procesamiento principal basado en una arquitectura VHDL sobre una

Spartan 6.

- Capacidad de memoria Ram a través de dos memorias DDR2 de 1G cada una.

- Alimentación a través de la red eléctrica alterna.

- Gestión del resto de alimentaciones del circuito de manera interna.

- Programación de la FPGA a través de la conexión del JTAG de programación.

- Comunicación con el sistema de procesamiento a través de conexión por cable

a puerto USB y Ethernet (RJ-45) ó inalámbricamente a través de conexión Wifi.

- Capacidad de control de 5 balizas analógicas con salida diferencial de una

potencia máxima de 15W cada una.

- Bloque de terminales libres de I/0 de nivel de tensión 3.3V

- 7 Leds para depuración del sistema.

- Reloj y Calendario interno del sistema.

Sensor de temperatura integrado en la tarjeta.

Especificaciones Eléctricas

Las especificaciones eléctricas del equipo son:

- Tensión de alimentación: 220 a 230 Vac

- Tensiones de alimentación internas:

o +24Vdc

o +5Vdc

o +3.3Vdc

o ±15Vdc

o +1.8Vdc

o +1.2Vdc

o +0.9Vdc

- Consumo máximo de la tarjeta 100W.

- Protección en la entrada a través de fusible no rearmable de 8A a 250V.

Potencia máxima de salida a través de los conectores de las balizas analógicas

de 15W a ±15V.

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136

Especificaciones Mecánicas

- Medidas mecánicas de la tarjeta: 165.25mm X 185mm

- Numero de taladros de anclaje: 4

- Diámetro de los taladros de anclaje: 3mm

- Peso de la tarjeta: 400 gramos

- Color de la tarjeta: Verde

Especificaciones de Funcionamiento

- Temperatura de funcionamiento Máxima: 85ºC

- Temperatura de funcionamiento Mínima: 0ºC

- Temperatura de almacenamiento: 0ºC con humedad relativa del 5%

- Humedad máxima de funcionamiento: 40%

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137

6. RESULTADOS A continuación se muestran una serie de imágenes del resultado final de la tarjeta

detallando los conectores y acceso de usuario disponible en la misma.

6.1 Accesos de usuario

Los accesos de usuario disponibles en la tarjeta son:

En la figura anterior se observa la situación de los circuitos de la tarjeta por la cara TOP

de la misma.

Conector

Alimentación

Fusible

Leds de

Alimentación

Conector de

programación

Free Pins

Leds de

depuración

Conector de

Ethernet

Leds estado de

las balizas Conector Balizas

Ultrasónicas

Puerto de

configuración

del WiFi

Figura 170: Accesos de Usuario

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138

6.2 Imágenes resultados obtenidos

Las siguientes imágenes muestran los resultados del diseño de la tarjeta de control.

Figura 171: Resultado final I

En esta imagen se presenta la PCB en modo 3D, proporcionada por el programa Altium

Designer.

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139

Cara Top de la Tarjeta

Figura 172: Resultado final II

Cara Bottom de la tarjeta

Figura 173: Resultado final III

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Figura 174: Resultado final IV

Figura 175: Resultado final V

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141

7. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS En este trabajo se han estudiado las reglas de diseño que se deberían de aplicar a la

hora de llevar a cabo un diseño de un circuito impreso, precisando que la posición y

número de componentes, así como de las pistas, es muy delicado, pudiendo influir en

el comportamiento del circuito una vez fabricado.

En los estudios de EMC se deben de considerar todos los aspectos o reglas expuestas si

no se quiere obtener un fracaso a la hora de realizar las pruebas de homologación

marcadas por las normativas vigentes.

En dicho trabajo, también se ha estudiado los efectos de llevar a cabo un desembolso a

la hora de especificar y realizar labores de diseño y pruebas antes de la fabricación del

circuito, y como puede convertirse un diseño electrónico en un completo desastre, y

por consiguiente una pérdida económica, si se detecta el fallo una vez realizada la

fabricación.

A modo de ejemplo práctico se ha llevado a cabo el diseño de la tarjeta electrónica

denominada “Control UT”. Dicha tarjeta, tiene la capacidad de llevar a cabo el control

de un sistema de posicionamiento basado en balizas ultrasónicas. La elección de dicha

electrónica, presenta un ejemplo perfecto para poder llevar a cabo todas las lecciones

aprendidas en la parte teórica del trabajo.

Como trabajo futuro se podría analizar el uso de herramientas informáticas, tipo

“Hyperlinx” para llevar a cabo los análisis Pre-Fabricación necesarios en un diseño

electrónico. El manejo de estos programas de increíble potencia, pueden ayudar a

analizar en gran profundidad los diseños electrónicos una vez realizado el layout.

Actualmente se vive en un momento donde la potencia informática avanza a pasos

agigantados permitiendo simular casi cualquier sistema de una manera muy precisa,

por lo que dichas herramientas se convertirán en fundamentales para los diseñadores

electrónicos que deberán de enfrentarse a circuitos cada vez con frecuencias mayores.

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142

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http://www.redeweb.com/_txt/641/56.pdf, Fecha de Última consulta: Septiembre

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Contenido de Sistemas de Posicionamiento

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B3digo, Fecha de Última consulta: Octubre/2014. Información consultada tipo

documentación.

Apuntes de la Asignatura “Localización y posicionamiento interior”, Tema 0 y Tema 1,

Introduccion a los sistemas de posicionamiento y algoritmos de localización. Fecha de

Última consulta: Octubre/2014. Información consultada tipo documentación. Autor:

Jesús Ureña Ureña.

Apuntes de la asignatura “Localización y posicionamiento interior”, Tema 2, Técnicas

de encriptación y CDMA, Fecha de Última consulta: Octubre/2014. Información

consultada tipo documentación. Autor: Jesús Ureña Ureña.

Grupo Geintra, Url:

http://www.geintra-uah.org/, Fecha de Última consulta: 10/9/2014. Fecha de Última

consulta: Octubre/2014. Información consultada tipo información general.

Contenido del Diseño PCB

Altium Designer, Url:

http://www.altium.com/altium-designer/overview, Fecha de Última consulta:

10/9/2014. Fecha de Última consulta: Diciembre/2014. Información consultada tipo

descargas de librerias.

Digilent, Url:

http://www.digilentinc.com/, Fecha de Última consulta: 10/9/2014. Fecha de Última

consulta: Diciembre/2014. Información consultada tipo esquemas eléctricos.

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144

Rs Online, Url:

http://es.rs-online.com/web/?cm_mmc=ES-PPC-0914-_-google-_-0_RS-Brand-

Campana-Corporativa_All_Languages_No_Spanish-_-RS+-

+Exact_rs+espa%C3%B1a_E&gclid=CjwKEAiAodOlBRDCjr-

UlJDjtVUSJABR7fxy7l3w6Igp_7yVnwTfpuBKZsy9bpfoXjrzSmZMB5hwDxoCEZzw_wcB,

Fecha de Última consulta: 10/9/2014. Fecha de Última consulta: Diciembre/2014.

Información consultada tipo datasheet.

Farnell España, Url:

http://es.farnell.com/, Fecha de Última consulta: 10/9/2014. Fecha de Última consulta:

Diciembre/2014. Información consultada tipo datasheet.

Digikey, Url:

http://www.digikey.es/?WT.srch=1&WT.medium=cpc&WT.mc_id=IQ68149139-VQ2-g-

VQ6-49002118637-VQ15-1t1-VQ16-c, Fecha de Última consulta: 10/9/2014. Fecha de

Última consulta: Diciembre/2014. Información consultada tipo datasheet.

Mouser,Url:

http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CD4QFjA

A&url=http%3A%2F%2Fwww.mouser.es%2F&ei=6PK0VPW3JcXwUoeigpgJ&usg=AFQjC

NHC5NdEh20GZDOcg7FrKMXpiape1w&sig2=P-3rPWgyoBk5bEFtpv-

5lA&bvm=bv.83339334,d.d24, Fecha de Última consulta: 10/9/2014. Fecha de Última

consulta: Diciembre/2014. Información consultada tipo datasheet.

Fuentes de Imágenes

Todas las imágenes de la documentación están extraídas de las siguientes fuentes:

- “Curso de integridad de señal y diseño de PCBs”, impartido por la Universidad

Autónoma de Madrid, concretamente el grupo Electratraining.

- “Curso EMC en PCBs”, impartido por la Universidad Autónoma de Madrid,

concretamente el grupo Electratraining.

- Apuntes de la asignatura “Sistemas de localización y posicionamiento

interior”, impartida en el master de MUSEA por la Universidad de Alcala.

- Imágenes del diseño del PCB extraídas del software Altium Designer 9.

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145

9. ANEXOS

9.1 Esquemas eléctricos

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1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

D D

C C

B B

A A

DISEÑADO:(DESIGNED):

REVISADO:(CHECKED):

FECHA:(DATE):

REV.:(REV.):

ARCHIVO:(FILE NAME):

NUM.:(NR.):

HOJA(SHEET)

NOMBRE:(NAME):

PROYECTO:(PROJECT):

DE(OF)

A2

A.H

A.M.P

05/2014

0

Power_Supply.SchDoc

0 1 7

POWER SUPPLY

POSITION UT-CONTROL

AC_IN+1

AC_IN-2

VOUT-3

VOUT-4

VOUT-5

VOUT+6

VOUT+7

VOUT+8

U1

TOP100-124

VIN+1

VIN-2

VOUT+3

ON/OFF6

VOUT-5

TRIM4

U3

THN 15-2411

VIN+1

VIN-2

COMMON5

VOUT-6

ON/OFF3

VOUT+4

U5

TEN60-2422

SVIN1

PGOOD2

ITH3

VFB4

RT5

VREF6

RUN/SS7

SGND8

PVIN9

SW10

SW11

PGND12

PGND13

SW14

SW15

PVIN16

EP17

U6

LTC3413EFE

VIN11

SW12

IND13

VOUT14

PG15

PG26

VOUT27

IND28

SW29

VIN210

BST211

SS/TRACK212

VC213

FB214

SHDN15

RT/SYNC16

FB117

VC118

SS/TRACK119

BST120

EP21

U4

LT3501EFE

SW1D12

SW113

RUN117

ITH119

VFB120

TRACK/SS121

PGOOD123

U2A

LTC3546EUFD

TRACK/SS22

VFB23

ITH24

RUN26

SW2A10

SW2B11

PGOOD228

U2B

LTC3546EUFD

BMC21

VCCD5

VIN27

VIN18

VIN1D9

PGND1D14

PGND115

PGND216

PHASE18

BMC122

FREQ24

GNDA25

VCCA26

SYNC/MODE27

EP29

U2C

LTC3546EUFD

132

P1

Plug AC Male

CHASSIS

F1

8 A

12 R6

CN2220K30G

12 R4

CN2220K30G

12 R8

CN2220K30G

CHASSIS

+24VdcFASE

NEUTRO

D1SMBJ28CA 0.1uF

C4100uF/50vC3

21FB1

BLM21PG220SN1D

1K2R5

D2Led 0603

1 2

3 4

CG

CG

1

FR1

BNX022-01L

24V

24V_GND

24V

24V_GND

4.7uFC14

0.1uF

C12

0.1uF

C19

0.1uFC16

100uF/50vC15

1K2R17

D6Led 0603

GND

5V

+5Vdc

1 2

3 4

CG

CG

1

FR2

BNX022-01L

24V

24V_GND

4.7uFC29 ENABLE_15V

1K2R26

5V 0.1uF

C26

0.1uF

C32

0.1uFC28

0.1uFC31

100uF/50vC27

100uF/50vC30

1K2R27

D13Led 0603 1K2

R29

D12Led 0603

+15V -15V

GND

+15V -15V

GND GND

+15Vdc

-15Vdc

5V

GND

ENABLE_2V5

PGOOD_FA1

5V

1.5uH

L1

Inductor Iron

1uH

L2

Inductor Iron

95.3KR3

100pFC1

22uFC2

GND

2V5

33KR7

30K1R9

30K1R10

100pFC5

47uFC6

47uFC7

1V2

1nFC10

10pFC11

13KR14

1nFC8

10pFC9

13KR13

GND

1K2R11

D3Led 0603

GND

1K2R12

D4Led 0603

GND

+2.5Vdc

+1.2VdcENABLE_1V2

4K7R1

4K7R2

5V

ENABLE_FA1

4K7R19

PGOOD_3V3PGOOD_1V2

0.1uF

C18

GND

61.9K

R20

10pFC21

470pFC22

40K2R24

47pFC23

470pFC24

40K2R25

24K9R15

8K

R18

470nFC17

1.5uH

L3Inductor Iron

D5Diode BAT17

D8

Diode BAT17

47uFC13

GND

3V3

10KR21

8K

R23

470nFC25

2.2uH

L4

Inductor Iron

D9Diode BAT17

D11

Diode BAT17

100uFC20

GND

1V8

1K2R16

D7Led 0603

GND

1K2R22

D10Led 0603

GND

+3.3Vdc

+1.8Vdc

3V31V8

GND

1K2R28

330pFC33

GND

PGOOD_0V9

5K1R31

2.2nFC36

100pFC37

309KR32

1.5uH

L5

Inductor Iron

100uFC34

100uFC35

0V9

1K2R30

D14Led 0603

+0.9Vdc

PIC101

PIC102COC1

PIC201

PIC202COC2

PIC301

PIC302COC3

PIC401

PIC402COC4

PIC501

PIC502COC5

PIC601

PIC602COC6

PIC701

PIC702COC7

PIC801

PIC802COC8

PIC901

PIC902COC9

PIC1001

PIC1002COC10

PIC1101

PIC1102COC11

PIC1201PIC1202

COC12

PIC1301

PIC1302COC13

PIC1401

PIC1402COC14 PIC1501

PIC1502COC15

PIC1601

PIC1602COC16 PIC1701

PIC1702COC17

PIC1801PIC1802

COC18

PIC1901PIC1902

COC19

PIC2001

PIC2002COC20

PIC2101

PIC2102COC21

PIC2201

PIC2202COC22

PIC2301

PIC2302COC23

PIC2401

PIC2402COC24 PIC2501

PIC2502COC25

PIC2601PIC2602

COC26

PIC2701

PIC2702COC27

PIC2801

PIC2802COC28

PIC2901

PIC2902COC29 PIC3001

PIC3002

COC30

PIC3101

PIC3102COC31

PIC3201PIC3202

COC32

PIC3301

PIC3302COC33

PIC3401

PIC3402COC34

PIC3501

PIC3502COC35

PIC3601

PIC3602COC36

PIC3701

PIC3702COC37

PID101

PID102COD1

PID201PID202

COD2

PID301

PID302COD3

PID401

PID402COD4

PID501

PID503COD5

PID601PID602

COD6PID701PID702

COD7

PID801PID803

COD8

PID901PID903

COD9

PID1001PID1002

COD10

PID1101PID1103

COD11

PID1201PID1202 COD12

PID1301PID1302

COD13

PID1401

PID1402COD14

PIF101 PIF102

COF1PIFB101 PIFB102

COFB1

PIFR101 PIFR102

PIFR103 PIFR104

PIFR10CGPIFR10CG1

COFR1

PIFR201 PIFR202

PIFR203 PIFR204

PIFR20CGPIFR20CG1

COFR2

PIL101 PIL102

COL1

PIL201 PIL202

COL2

PIL301 PIL302COL3

PIL401 PIL402

COL4

PIL501 PIL502

COL5

PIP101

PIP102

PIP103

COP1 PIR101

PIR102COR1

PIR201

PIR202COR2

PIR301

PIR302COR3

PIR401

PIR402 COR4

PIR501

PIR502COR5

PIR601

PIR602 COR6

PIR701

PIR702COR7

PIR801

PIR802COR8

PIR901

PIR902COR9

PIR1001

PIR1002COR10

PIR1101

PIR1102COR11

PIR1201

PIR1202COR12

PIR1301

PIR1302COR13

PIR1401

PIR1402COR14

PIR1501

PIR1502

COR15

PIR1601

PIR1602COR16

PIR1701

PIR1702COR17

PIR1801 PIR1802COR18

PIR1901

PIR1902COR19

PIR2001PIR2002COR20 PIR2101

PIR2102

COR21

PIR2201

PIR2202COR22

PIR2301 PIR2302COR23

PIR2401

PIR2402

COR24PIR2501

PIR2502

COR25

PIR2601

PIR2602COR26

PIR2701

PIR2702COR27

PIR2801

PIR2802COR28

PIR2901

PIR2902

COR29

PIR3001

PIR3002COR30

PIR3101

PIR3102COR31

PIR3201

PIR3202COR32

PIU101

PIU102

PIU103

PIU104

PIU105

PIU106

PIU107

PIU108

COU1

PIU2012

PIU2013PIU2017

PIU2019

PIU2020

PIU2021

PIU2023

COU2A

PIU202

PIU203

PIU204

PIU206 PIU2010

PIU2011

PIU2028

COU2B

PIU201

PIU205

PIU207

PIU208

PIU209 PIU2014

PIU2015

PIU2016

PIU2018

PIU2022 PIU2024

PIU2025

PIU2026

PIU2027

PIU2029

COU2C

PIU301

PIU302

PIU303

PIU304

PIU305

PIU306

COU3

PIU401

PIU402

PIU403

PIU404

PIU405

PIU406

PIU407

PIU408

PIU409

PIU4010

PIU4011

PIU4012

PIU4013

PIU4014

PIU4015

PIU4016

PIU4017

PIU4018

PIU4019

PIU4020

PIU4021

COU4

PIU501

PIU502

PIU503

PIU504

PIU505

PIU506

COU5

PIU601

PIU602

PIU603

PIU604

PIU605

PIU606

PIU607

PIU608

PIU609 PIU6010

PIU6011

PIU6012

PIU6013

PIU6014

PIU6015

PIU6016

PIU6017

COU6

PIC3401 PIC3501

PIL502

PIR3002

PIU604

NL0009Vdc

PIC502 PIC602 PIC702PIL202 PIR702

PIR1102

NL0102Vdc

PIC2001

PIR2101PIR2202

PIU407

PIU606

NL0108Vdc

PIC102 PIC202PIL102 PIR302

PIR1202

NL0205Vdc

PIC1301

PID501

PID901

PIR1501PIR1602

PIR2802

PIU404

PIU601

PIU609

PIU6016

NL0303Vdc

PIC2601

PIC2701PIC2802

PIR2702

PIU504NL015Vdc

PIC301 PIC402

PIFB102

PIFR101

PIFR201

PIR502

NL024Vdc

PIC3002PIC3101

PIC3201

PID1202

PIU506NL015Vdc

PIC1201

PIC1501PIC1602

PIR102 PIR202

PIR1702

PIR1902

PIR2602

PIU201

PIU205

PIU207

PIU208

PIU209

PIU2022 PIU2024

PIU2026

PIU2027

PIU303

PIU401

PIU4010

NL05Vdc

PIC302 PIC401PID101PID202

PIFR103

PIFR203

PIR601

PIR802PIU103

PIU104

PIU105

PIP103

PIR401

PIR801

PIF101PIP101NLFASE

PIC101 PIC201

PIC601 PIC701

PIC801 PIC901 PIC1001 PIC1101

PIC1302PIC1502PIC1601

PIC1802

PIC1901

PIC2002

PIC2102 PIC2302

PIC2702PIC2801PIC3001PIC3102

PIC3302

PIC3402 PIC3502

PIC3602 PIC3702

PID302 PID402

PID602 PID702PID801

PID1002PID1101

PID1302

PID1402

PIR301

PIR901 PIR1001

PIR1002

PIR1802

PIR2002

PIR2302

PIR2402 PIR2502

PIR2902

PIR3201

PIU2014

PIU2015

PIU2016

PIU2018

PIU2020

PIU2025

PIU2029

PIU305

PIU4021

PIU505

PIU608

PIU6012

PIU6013

PIU6017

PIC501PIR701

PIR902PIU203

PIC802

PIR1301

PIC902

PIR1302

PIU2019

PIC1002

PIR1401

PIC1102

PIR1402

PIU204

PIC1202

PIC1402

PIFR102 PIU301

PIC1401

PIC1902

PIFR104

PIFR10CGPIFR10CG1

PIU302

PIC1701

PID503

PIU4020PIC1702

PID803

PIL302

PIU402PIC1801

PIU4012

PIU4019

PIC2101 PIC2201

PIU4018

PIC2202PIR2401

PIC2301 PIC2401PIU4013

PIC2402PIR2501

PIC2501PID903

PIU4011

PIC2502PID1103

PIL402

PIU409

PIC2602

PIC2902

PIFR202 PIU501

PIC2901

PIC3202

PIFR204

PIFR20CGPIFR20CG1PIU502

PIC3301

PIR2801PIU607

PIC3601PIR3101

PIC3701

PIR3102PIU603

PID102

PIFB101

PIR402PIR602

PIU106

PIU107

PIU108

PID201PIR501

PID301PIR1101

PID401PIR1201

PID601PIR1701

PID701PIR1601

PID1001PIR2201

PID1201PIR2901PID1301

PIR2701

PID1401PIR3001

PIF102 PIU101 PIL101PIU2013

PIL201PIU2010

PIU2011

PIU2012

PIL301PIU403

PIL401

PIU408

PIL501PIU6010

PIU6011

PIU6014

PIU6015

PIR101PIU2017POENABLE02V5

PIR201

PIU206POENABLE01V2

PIR1502 PIR1801

PIU4017

PIR1901

PIU4015POENABLE0FA1

PIR2001 PIU4016

PIR2102PIR2301

PIU4014

PIR2601

PIU503POENABLE015V

PIR3202PIU605

PIU202

PIU2021

PIU2023

PIU2028

POPGOOD0FA1

PIU304PIU306

PIU405POPGOOD03V3PIU406POPGOOD01V2

PIU602POPGOOD00V9

PIP102

PIU102

NLNEUTRO

POENABLE01V2

POENABLE02V5

POENABLE015V

POENABLE0FA1

POPGOOD00V9

POPGOOD01V2POPGOOD03V3

POPGOOD0FA1

Page 147: DISEÑO DE UNA ETAPA DE AMPLIFICACIÓN PARA UN SISTEMA DE ... · A modo de ejemplo se ha realizado un diseño de una tarjeta de control de un sistema de posicionamiento interior basado

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

D D

C C

B B

A A

DISEÑADO:(DESIGNED):

REVISADO:(CHECKED):

FECHA:(DATE):

REV.:(REV.):

ARCHIVO:(FILE NAME):

NUM.:(NR.):

HOJA(SHEET)

NOMBRE:(NAME):

PROYECTO:(PROJECT):

DE(OF)

A3

A.H

A.M.P

05/2014

0

Fpga_Configuration.SchDoc

0 2 7

FPGA CONFIGURATION

POSITION UT-CONTROL

1 23 45 67 89 1011 1213 14

CN1

Xilinx JTAG Header

GND

3V3

JTAG-TMSJTAG-TCKJTAG-TDOJTAG-TDI

D15

BZT

52C

3V3-

7-F

D16

BZT

52C

3V3-

7-F

D17

BZT

52C

3V3-

7-F

D18

BZT

52C

3V3-

7-F

GND

200R36

200R37

200R42

D01

DNC2

CLK3

TDI4

TMS5

TCK6

CF7

OE/RESET8

DNC9

CE10

GND11

DNC12

CEO13

DNC14

DNC15

DNC16

TDO17

VCCINT18

VCCO19

VCCJ20

U11

XCF04SVOG20C

DONE

JTAG-TCKJTAG-TMS

TDO

CCLK

INIT_B

JTAG-TDO

DIN

GND

3V3

PROGRAM_B

3K3R45

3V3

200

R47

3K3R44

S#1

DQ12

W#/VPP/DQ23

VSS4

DQ05

C6

HOLD#/DQ37

VCC8

U7

N25Q128A13ESE40F

3V3

GND

FLASH_SCLKFLASH_SDIFLASH_SDO

FLASH_CSFLASH_WPFLASH_HOLD

1K8R33

1K8R34

1K8R35

3V3

S#1

DQ12

W#/VPP/DQ23

VSS4

DQ05

C6

HOLD#/DQ37

VCC8

U9

N25Q128A13ESE40F

3V3

GND

100R38

100R40

100R41100

R39

1uFC151

0.1uFC152

U6 U63V3

GND

1uFC153

0.1uFC154

U7 U7

1uFC155

0.1uFC156

U9 U93V3

GND

PIC15101

PIC15102COC151

PIC15201

PIC15202COC152

PIC15301

PIC15302COC153

PIC15401

PIC15402COC154

PIC15501

PIC15502COC155

PIC15601

PIC15602COC156

PICN101 PICN102

PICN103 PICN104

PICN105 PICN106

PICN107 PICN108

PICN109 PICN1010

PICN1011 PICN1012

PICN1013 PICN1014

COCN1

PID1501PID1502

COD15

PID1601PID1602

COD16

PID1701PID1702

COD17

PID1801PID1802

COD18

PIR3301

PIR3302

COR33PIR3401

PIR3402

COR34PIR3501

PIR3502

COR35

PIR3601PIR3602COR36

PIR3701PIR3702COR37

PIR3801 PIR3802COR38

PIR3901 PIR3902COR39

PIR4001 PIR4002COR40

PIR4101 PIR4102COR41

PIR4201PIR4202COR42

PIR4401

PIR4402

COR44 PIR4501

PIR4502

COR45

PIR4701 PIR4702COR47

PIU701

PIU702

PIU703

PIU704

PIU705

PIU706

PIU707

PIU708

COU7

PIU901

PIU902

PIU903

PIU904

PIU905

PIU906

PIU907

PIU908

COU9

PIU1101

PIU1102

PIU1103

PIU1104

PIU1105

PIU1106

PIU1107

PIU1108

PIU1109

PIU11010

PIU11011

PIU11012

PIU11013

PIU11014

PIU11015

PIU11016

PIU11017

PIU11018

PIU11019

PIU11020

COU11

PIC15101 PIC15201 PIC15301 PIC15401

PIC15501 PIC15601

PICN102

PIR3301 PIR3401 PIR3501

PIR4401 PIR4501

PIU708

PIU908

PIU11018

PIU11019

PIU11020

PIC15102 PIC15202 PIC15302 PIC15402

PIC15502 PIC15602

PICN101

PICN103

PICN105

PICN107

PICN109

PICN1011

PICN1013

PID1501 PID1601 PID1701 PID1801

PIU704

PIU904

PIU11011

PICN104

PID1802

PIR3602

PICN106

PID1702

PIR3702

PICN1010

PID1502

PIR4202

PICN1012

PICN1014

PIR3302PIU701

PIU901

POFLASH0CS

PIR3402

PIR3901PIU703

PIU903

PIR3502

PIR4101PIU707

PIU907

PIR3601

PIU1105

POJTAG0TMSPIR3701

PIU1106

POJTAG0TCK PIR3801POFLASH0SDI PIR3802 PIU705

PIU905

PIR3902 POFLASH0WPPIR4001POFLASH0SDO PIR4002 PIU702

PIU902

PIR4102 POFLASH0HOLDPIR4201 POJTAG0TDI

PIR4402PIU11010PODONE

PIR4502

PIU1107 POPROGRAM0BPIR4701POCCLK PIR4702 PIU1103

PIU706

PIU906

POFLASH0SCLK

PIU1101 PODIN

PIU1102

PIU1104POTDO

PIU1108POINIT0B

PIU1109

PIU11012

PIU11013

PIU11014

PIU11015

PIU11016

PICN108

PID1602

PIU11017 POJTAG0TDO

POCCLK

PODIN

PODONE

POFLASH0CS

POFLASH0HOLD

POFLASH0SCLKPOFLASH0SDIPOFLASH0SDO

POFLASH0WP

POINIT0B

POJTAG0TCK

POJTAG0TDIPOJTAG0TDO

POJTAG0TMS

POPROGRAM0B

POTDO

Page 148: DISEÑO DE UNA ETAPA DE AMPLIFICACIÓN PARA UN SISTEMA DE ... · A modo de ejemplo se ha realizado un diseño de una tarjeta de control de un sistema de posicionamiento interior basado

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

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7

8

8

D D

C C

B B

A A

DISEÑADO:(DESIGNED):

REVISADO:(CHECKED):

FECHA:(DATE):

REV.:(REV.):

ARCHIVO:(FILE NAME):

NUM.:(NR.):

HOJA(SHEET)

NOMBRE:(NAME):

PROYECTO:(PROJECT):

DE(OF)

A2

A.H

A.M.P

05/2014

0

Fpga-XC6SLX45.SchDoc

0 3 7

FPGA

POSITION UT-CONTROL

VCCAUXB1

VCCAUXB17

VCCAUXE14

VCCAUXE5

VCCAUXE9

VCCAUXG10

VCCAUXJ12

VCCAUXK7

VCCAUXM9

VCCAUXP10

VCCAUXP14

VCCAUXP5

VCCINTG7

VCCINTH11

VCCINTH9

VCCINTJ10

VCCINTJ8

VCCINTK11

VCCINTK9

VCCINTL10

VCCINTL8

VCCINTM12

VCCINTM7

VCCO_0B10

VCCO_0B15

VCCO_0B5

VCCO_0D13

VCCO_0D7

VCCO_0E10

VCCO_1E17

VCCO_1G15

VCCO_1J14

VCCO_1J17

VCCO_1M15

VCCO_1R17

VCCO_2P9

VCCO_2R12

VCCO_2R6

VCCO_2U14

VCCO_2U4

VCCO_2U9

VCCO_3E2

VCCO_3G4

VCCO_3J2

VCCO_3J5

VCCO_3M4

VCCO_3R2

U8F

XC6SLX45-2CSG324C

BAN

K 3 IO_L1P_3

N4

IO_L1N_VREF_3N3

IO_L2P_3P4

IO_L2N_3P3

IO_L31P_3L6

IO_L31N_VREF_3M5

IO_L32P_M3DQ14_3U2

IO_L32N_M3DQ15_3U1

IO_L33P_M3DQ12_3T2

IO_L33N_M3DQ13_3T1

IO_L34P_M3UDQS_3P2

IO_L34N_M3UDQSN_3P1

IO_L35P_M3DQ10_3N2

IO_L35N_M3DQ11_3N1

IO_L36P_M3DQ8_3M3

IO_L36N_M3DQ9_3M1

IO_L37P_M3DQ0_3L2

IO_L37N_M3DQ1_3L1

IO_L38P_M3DQ2_3K2

IO_L38N_M3DQ3_3K1

IO_L39P_M3LDQS_3L4

IO_L39N_M3LDQSN_3L3

IO_L40P_M3DQ6_3J3

IO_L40N_M3DQ7_3J1

IO_L41P_GCLK27_M3DQ4_3H2

IO_L41N_GCLK26_M3DQ5_3H1

IO_L42P_GCLK25_TRDY2_M3UDM_3K4

IO_L42N_GCLK24_M3LDM_3K3

IO_L43P_GCLK23_M3RASN_3L5

IO_L43N_GCLK22_IRDY2_M3CASN_3K5

IO_L44P_GCLK21_M3A5_3H4

IO_L44N_GCLK20_M3A6_3H3

IO_L45P_M3A3_3L7

IO_L45N_M3ODT_3K6

IO_L46P_M3CLK_3G3

IO_L46N_M3CLKN_3G1

IO_L47P_M3A0_3J7

IO_L47N_M3A1_3J6

IO_L48P_M3BA0_3F2

IO_L48N_M3BA1_3F1

IO_L49P_M3A7_3H6

IO_L49N_M3A2_3H5

IO_L50P_M3WE_3E3

IO_L50N_M3BA2_3E1

IO_L51P_M3A10_3F4

IO_L51N_M3A4_3F3

IO_L52P_M3A8_3D2

IO_L52N_M3A9_3D1

IO_L53P_M3CKE_3H7

IO_L53N_M3A12_3G6

IO_L54P_M3RESET_3E4

IO_L54N_M3A11_3D3

IO_L55P_M3A13_3F6

IO_L55N_M3A14_3F5

IO_L83P_3C2

IO_L83N_VREF_3C1

U8D

XC6SLX45-2CSG324C

BA

NK

2 IO_L1P_CCLK_2R15

IO_L1N_M0_CMPMISO_2T15

IO_L2P_CMPCLK_2U16

IO_L2N_CMPMOSI_2V16

IO_L3P_D0_DIN_MISO_MISO1_2R13

IO_L3N_MOSI_CSI_B_MISO0_2T13

IO_L5P_2U15

IO_L5N_2V15

IO_L12P_D1_MISO2_2T14

IO_L12N_D2_MISO3_2V14

IO_L13P_M1_2N12

IO_L13N_D10_2P12

IO_L14P_D11_2U13

IO_L14N_D12_2V13

IO_L15P_2M11

IO_L15N_2N11

IO_L16P_2R11

IO_L16N_VREF_2T11

IO_L19P_2T12

IO_L19N_2V12

IO_L20P_2N10

IO_L20N_2P11

IO_L22P_2M10

IO_L22N_2N9

IO_L23P_2U11

IO_L23N_2V11

IO_L29P_GCLK3_2R10

IO_L29N_GCLK2_2T10

IO_L30P_GCLK1_D13_2U10

IO_L30N_GCLK0_USERCCLK_2V10

IO_L31P_GCLK31_D14_2R8

IO_L31N_GCLK30_D15_2T8

IO_L32P_GCLK29_2T9

IO_L32N_GCLK28_2V9

IO_L40P_2M8

IO_L40N_2N8

IO_L41P_2U8

IO_L41N_VREF_2V8

IO_L43P_2U7

IO_L43N_2V7

IO_L44P_2N7

IO_L44N_2P8

IO_L45P_2T6

IO_L45N_2V6

IO_L46P_2R7

IO_L46N_2T7

IO_L47P_2N6

IO_L47N_2P7

IO_L48P_D7_2R5

IO_L48N_RDWR_B_VREF_2T5

IO_L49P_D3_2U5

IO_L49N_D4_2V5

IO_L62P_D5_2R3

IO_L62N_D6_2T3

IO_L63P_2T4

IO_L63N_2V4

IO_L64P_D8_2N5

IO_L64N_D9_2P6

IO_L65P_INIT_B_2U3

IO_L65N_CSO_B_2V3

U8C

XC6SLX45-2CSG324C

GNDA1

GNDA18

GNDB13

GNDB7

GNDC16

GNDC3

GNDD10

GNDD5

GNDE15

GNDG12

GNDG17

GNDG2

GNDG5

GNDH10

GNDH8

GNDJ11

GNDJ15

GNDJ4

GNDJ9

GNDK10

GNDK8

GNDL11

GNDL9

GNDM17

GNDM2

GNDM6

GNDN13

GNDR1

GNDR14

GNDR18

GNDR4

GNDR9

GNDT16

GNDU12

GNDU6

GNDV1

GNDV18

U8G

XC6SLX45-2CSG324C

NCF7

NCE6

NCE7

NCE8

NCG8

NCF8

NCG11

NCF10

NCF11

NCE11

NCD12

NCC12

NCF12

NCE12

U8H

XC6SLX45-2CSG324C

VDD4

GND2

OUT3

OE1

U10

SG8002JF

3V3

0.1uFC150

GND

GCLK

GCLK

CCLK

E-MDIOE-MDC

E-INT

E-RESET

E-COLE-CRS

E-RXDV

E-RXCLK

E-RXER

E-RXD0E-RXD1

E-RXD2E-RXD3E-RXD4E-RXD5E-RXD6E-RXD7

E-GTXCLK

E-TXCLK

E-TXERE-TXEN

E-TXD0E-TXD1E-TXD2E-TXD3E-TXD4E-TXD5E-TXD6E-TXD7

DDR1_A0DDR1_A1

DDR1_A2

DDR1_A3

DDR1_A4

DDR1_A5DDR1_A6

DDR1_A7

DDR1_A8DDR1_A9

DDR1_A10

DDR1_A11

DDR1_A12

DDR1_BA0DDR1_BA1

DDR1_BA2

DDR1_CK_PDDR1_CK_N

DDR1_CKE

DDR1_WE

DDR1_RASDDR1_CAS

DDR1_DQ0DDR1_DQ1DDR1_DQ2DDR1_DQ3

DDR1_DQ4DDR1_DQ5

DDR1_DQ6DDR1_DQ7

DDR1_DQ8DDR1_DQ9

DDR1_DQ10DDR1_DQ11

DDR1_DQ12DDR1_DQ13

DDR1_DQ14DDR1_DQ15

DDR1_LDQS_PDDR1_LDQS_N

DDR1_UDQS_PDDR1_UDQS_N

DDR1_LDMDDR1_UDM

DDR1_ODT

DDR2_A0DDR2_A1

DDR2_A2

DDR2_A3

DDR2_A4

DDR2_A5DDR2_A6

DDR2_A7

DDR2_A8DDR2_A9DDR2_A10

DDR2_A11

DDR2_A12

DDR2_BA0DDR2_BA1

DDR2_BA2

DDR2_CK_PDDR2_CK_N

DDR2_CKE

DDR2_WE

DDR2_RASDDR2_CAS

DDR2_ODT

DDR2_DQ0DDR2_DQ1

DDR2_DQ2DDR2_DQ3

DDR2_DQ4DDR2_DQ5DDR2_DQ6DDR2_DQ7

DDR2_DQ8DDR2_DQ9DDR2_DQ10DDR2_DQ11

DDR2_DQ12DDR2_DQ13DDR2_DQ14DDR2_DQ15

DDR2_LDQS_PDDR2_LDQS_N

DDR2_UDQS_PDDR2_UDQS_N

DDR2_LDMDDR2_UDM

FLASH_CS

FLASH_WPFLASH_HOLD

ENABLE_2V5ENABLE_1V2

PGOOD_FA1

ENABLE_FA1

PGOOD_3V3PGOOD_1V2

PGOOD_0V9

ENABLE_15V

WIFI_RESET

WIFI_WP

WIFI_INTWIFI_CS

JTAG_ENWIFI_HIBERNATEPH_SDA

PH_SCL

TEMP_ALERT+

CLOCK_CONFIG

INIT_B

SDI_DAC_1

SDI_DAC_2

SDI_DAC_3

SDI_DAC_4

SDI_DAC_5

SDO_DAC_1

SDO_DAC_2

SDO_DAC_3

SDO_DAC_4

SDO_DAC_5

SCLK_DAC_1

SCLK_DAC_2

SCLK_DAC_3

SCLK_DAC_4

SCLK_DAC_5

3V31V8 3V3 1V2

GND GND

10nFC38

10nFC39

10nFC40

10nFC41

10nFC42

10nFC43

3V3

GND

VCC0

47nFC45

47nFC46

47nFC47

47nFC48

47nFC49

47nFC44

4.7uFC50

4.7uFC51

10nFC52

10nFC53

10nFC54

10nFC55

10nFC56

10nFC57

1V8

GND

VCC1

47nFC59

47nFC60

47nFC61

47nFC62

47nFC63

47nFC58

47nFC64

4.7uFC65

10nFC66

10nFC67

10nFC68

10nFC69

10nFC70

10nFC71

3V3

GND

VCC2

47nFC73

47nFC74

47nFC75

47nFC76

47nFC77

47nFC72

4.7uFC78

4.7uFC79

10nFC80

10nFC81

10nFC82

10nFC83

10nFC84

10nFC85

1V2

GND

VCC3

47nFC87

47nFC88

47nFC89

47nFC90

47nFC91

47nFC86

4.7uFC92

4.7uFC93

10nFC94

10nFC95

10nFC96

10nFC97

10nFC98

10nFC99

3V3

GND

VCCAUX

47nFC101

47nFC102

47nFC103

47nFC104

47nFC105

47nFC100

4.7uFC106

4.7uFC107

10nFC108

10nFC109

10nFC110

10nFC111

10nFC112

10nFC113

3V3

GND

VCCAUX

47nFC115

47nFC116

47nFC117

47nFC118

47nFC119

47nFC114

4.7uFC120

4.7uFC121

10nFC122

10nFC123

10nFC124

10nFC125

10nFC126

10nFC127

1V2

GND

VCCINT

47nFC129

47nFC130

47nFC131

47nFC132

47nFC133

47nFC128

4.7uFC134

4.7uFC135

10nFC136

10nFC137

10nFC138

10nFC139

10nFC140

10nFC141

1V2

GND

VCCINT

47nFC143

47nFC144

47nFC145

47nFC146

47nFC147

47nFC142

4.7uFC148

4.7uFC149

USB-TXDUSB-RXDUSB-CTSUSB-DCD

DAC_RESET

DAC2_SYNCDAC1_SYNC

DAC4_SYNCDAC3_SYNC

DAC5_SYNC

BAN

K 1 IO_L1P_A25_1

F15

IO_L1N_A24_VREF_1F16

IO_L29P_A23_M1A13_1C17

IO_L29N_A22_M1A14_1C18

IO_L30P_A21_M1RESET_1F14

IO_L30N_A20_M1A11_1G14

IO_L31P_A19_M1CKE_1D17

IO_L31N_A18_M1A12_1D18

IO_L32P_A17_M1A8_1H12

IO_L32N_A16_M1A9_1G13

IO_L33P_A15_M1A10_1E16

IO_L33N_A14_M1A4_1E18

IO_L34P_A13_M1WE_1K12

IO_L34N_A12_M1BA2_1K13

IO_L35P_A11_M1A7_1F17

IO_L35N_A10_M1A2_1F18

IO_L36P_A9_M1BA0_1H13

IO_L36N_A8_M1BA1_1H14

IO_L37P_A7_M1A0_1H15

IO_L37N_A6_M1A1_1H16

IO_L38P_A5_M1CLK_1G16

IO_L38N_A4_M1CLKN_1G18

IO_L39P_M1A3_1J13

IO_L39N_M1ODT_1K14

IO_L40P_GCLK11_M1A5_1L12

IO_L40N_GCLK10_M1A6_1L13

IO_L41P_GCLK9_IRDY1_M1RASN_1K15

IO_L41N_GCLK8_M1CASN_1K16

IO_L42P_GCLK7_M1UDM_1L15

IO_L42N_GCLK6_TRDY1_M1LDM_1L16

IO_L43P_GCLK5_M1DQ4_1H17

IO_L43N_GCLK4_M1DQ5_1H18

IO_L44P_A3_M1DQ6_1J16

IO_L44N_A2_M1DQ7_1J18

IO_L45P_A1_M1LDQS_1K17

IO_L45N_A0_M1LDQSN_1K18

IO_L46P_FCS_B_M1DQ2_1L17

IO_L46N_FOE_B_M1DQ3_1L18

IO_L47P_FWE_B_M1DQ0_1M16

IO_L47N_LDC_M1DQ1_1M18

IO_L48P_HDC_M1DQ8_1N17

IO_L48N_M1DQ9_1N18

IO_L49P_M1DQ10_1P17

IO_L49N_M1DQ11_1P18

IO_L50P_M1UDQS_1N15

IO_L50N_M1UDQSN_1N16

IO_L51P_M1DQ12_1T17

IO_L51N_M1DQ13_1T18

IO_L52P_M1DQ14_1U17

IO_L52N_M1DQ15_1U18

IO_L53P_1M14

IO_L53N_VREF_1N14

IO_L61P_1L14

IO_L61N_1M13

IO_L74P_AWAKE_1P15

IO_L74N_DOUT_BUSY_1P16

U8B

XC6SLX45-2CSG324C

FLASH_SCLK

FLASH_SDIFLASH_SDO

BA

NK

0 IO_L1P_HSWAPEN_0D4

IO_L1N_VREF_0C4

IO_L2P_0B2

IO_L2N_0A2

IO_L3P_0D6

IO_L3N_0C6

IO_L4P_0B3

IO_L4N_0A3

IO_L5P_0B4

IO_L5N_0A4

IO_L6P_0C5

IO_L6N_0A5

IO_L8P_0B6

IO_L8N_VREF_0A6

IO_L10P_0C7

IO_L10N_0A7

IO_L11P_0D8

IO_L11N_0C8

IO_L33P_0B8

IO_L33N_0A8

IO_L34P_GCLK19_0D9

IO_L34N_GCLK18_0C9

IO_L35P_GCLK17_0B9

IO_L35N_GCLK16_0A9

IO_L36P_GCLK15_0D11

IO_L36N_GCLK14_0C11

IO_L37P_GCLK13_0C10

IO_L37N_GCLK12_0A10

IO_L38P_0G9

IO_L38N_VREF_0F9

IO_L39P_0B11

IO_L39N_0A11

IO_L41P_0B12

IO_L41N_0A12

IO_L50P_0C13

IO_L50N_0A13

IO_L62P_0B14

IO_L62N_VREF_0A14

IO_L63P_SCP7_0F13

IO_L63N_SCP6_0E13

IO_L64P_SCP5_0C15

IO_L64N_SCP4_0A15

IO_L65P_SCP3_0D14

IO_L65N_SCP2_0C14

IO_L66P_SCP1_0B16

IO_L66N_SCP0_0A16

U8A

XC6SLX45-2CSG324C

DONE

JTAG-TMS

JTAG-TCKJTAG-TDITDO

PROGRAM_B

1KR46

4K7R43

GND3V3

PROGRAM_B_2V2

SUSPENDR16

CMPCS_B_2P13

DONE_2V17

TCKA17

TDID15

TDOD16

TMSB18

U8E

XC6SLX45-2CSG324C

LED_TEST_0LED_TEST_1LED_TEST_2LED_TEST_3LED_TEST_4LED_TEST_5LED_TEST_6LED_TEST_7

PROGRAM_RUNNING

B1_OKB2_OKB3_OKB4_OKB5_OK

FREE_PIN_0FREE_PIN_1

FREE_PIN_2

FREE_PIN_3

FREE_PIN_4

FREE_PIN_5

FREE_PIN_6

FREE_PIN_7FREE_PIN_8FREE_PIN_9FREE_PIN_10

PIC3801

PIC3802

COC38 PIC3901

PIC3902

COC39 PIC4001

PIC4002

COC40 PIC4101

PIC4102

COC41 PIC4201

PIC4202

COC42 PIC4301

PIC4302

COC43 PIC4401

PIC4402

COC44 PIC4501

PIC4502

COC45 PIC4601

PIC4602

COC46 PIC4701

PIC4702

COC47 PIC4801

PIC4802

COC48 PIC4901

PIC4902

COC49 PIC5001

PIC5002

COC50 PIC5101

PIC5102

COC51

PIC5201

PIC5202COC52 PIC5301

PIC5302COC53 PIC5401

PIC5402COC54 PIC5501

PIC5502COC55 PIC5601

PIC5602COC56 PIC5701

PIC5702COC57 PIC5801

PIC5802COC58 PIC5901

PIC5902COC59 PIC6001

PIC6002COC60 PIC6101

PIC6102COC61 PIC6201

PIC6202COC62 PIC6301

PIC6302COC63 PIC6401

PIC6402COC64 PIC6501

PIC6502COC65

PIC6601

PIC6602COC66 PIC6701

PIC6702COC67 PIC6801

PIC6802COC68 PIC6901

PIC6902COC69 PIC7001

PIC7002COC70 PIC7101

PIC7102COC71 PIC7201

PIC7202COC72 PIC7301

PIC7302COC73 PIC7401

PIC7402COC74 PIC7501

PIC7502COC75 PIC7601

PIC7602COC76 PIC7701

PIC7702COC77 PIC7801

PIC7802COC78 PIC7901

PIC7902COC79

PIC8001

PIC8002

COC80 PIC8101

PIC8102

COC81 PIC8201

PIC8202

COC82 PIC8301

PIC8302

COC83 PIC8401

PIC8402

COC84 PIC8501

PIC8502

COC85 PIC8601

PIC8602

COC86 PIC8701

PIC8702

COC87 PIC8801

PIC8802

COC88 PIC8901

PIC8902

COC89 PIC9001

PIC9002

COC90 PIC9101

PIC9102

COC91 PIC9201

PIC9202

COC92 PIC9301

PIC9302

COC93

PIC9401

PIC9402

COC94 PIC9501

PIC9502

COC95 PIC9601

PIC9602

COC96 PIC9701

PIC9702

COC97 PIC9801

PIC9802

COC98 PIC9901

PIC9902

COC99 PIC10001

PIC10002

COC100 PIC10101

PIC10102

COC101PIC10201

PIC10202

COC102PIC10301

PIC10302

COC103PIC10401

PIC10402

COC104PIC10501

PIC10502

COC105 PIC10601

PIC10602

COC106 PIC10701

PIC10702

COC107

PIC10801

PIC10802COC108PIC10901

PIC10902COC109PIC11001

PIC11002COC110PIC11101

PIC11102COC111PIC11201

PIC11202COC112PIC11301

PIC11302COC113 PIC11401

PIC11402COC114 PIC11501

PIC11502COC115PIC11601

PIC11602COC116PIC11701

PIC11702COC117PIC11801

PIC11802COC118PIC11901

PIC11902COC119 PIC12001

PIC12002COC120 PIC12101

PIC12102COC121

PIC12201

PIC12202

COC122 PIC12301

PIC12302

COC123 PIC12401

PIC12402

COC124 PIC12501

PIC12502

COC125 PIC12601

PIC12602

COC126 PIC12701

PIC12702

COC127 PIC12801

PIC12802

COC128 PIC12901

PIC12902

COC129 PIC13001

PIC13002

COC130 PIC13101

PIC13102

COC131 PIC13201

PIC13202

COC132 PIC13301

PIC13302

COC133 PIC13401

PIC13402

COC134 PIC13501

PIC13502

COC135

PIC13601

PIC13602

COC136PIC13701

PIC13702

COC137PIC13801

PIC13802

COC138PIC13901

PIC13902

COC139PIC14001

PIC14002

COC140PIC14101

PIC14102

COC141 PIC14201

PIC14202

COC142 PIC14301

PIC14302

COC143PIC14401

PIC14402

COC144PIC14501

PIC14502

COC145PIC14601

PIC14602

COC146PIC14701

PIC14702

COC147 PIC14801

PIC14802

COC148 PIC14901

PIC14902

COC149

PIC15001

PIC15002COC150

PIR4301PIR4302COR43

PIR4601PIR4602COR46

PIU80A2

PIU80A3

PIU80A4

PIU80A5

PIU80A6

PIU80A7

PIU80A8

PIU80A9

PIU80A10

PIU80A11

PIU80A12

PIU80A13

PIU80A14

PIU80A15

PIU80A16

PIU80B2

PIU80B3

PIU80B4

PIU80B6

PIU80B8

PIU80B9

PIU80B11

PIU80B12

PIU80B14

PIU80B16

PIU80C4

PIU80C5

PIU80C6

PIU80C7

PIU80C8

PIU80C9

PIU80C10

PIU80C11

PIU80C13

PIU80C14

PIU80C15

PIU80D4

PIU80D6

PIU80D8

PIU80D9

PIU80D11

PIU80D14

PIU80E13

PIU80F9

PIU80F13

PIU80G9

COU8A

PIU80C17

PIU80C18

PIU80D17

PIU80D18

PIU80E16

PIU80E18

PIU80F14

PIU80F15

PIU80F16

PIU80F17

PIU80F18

PIU80G13

PIU80G14

PIU80G16PIU80G18

PIU80H12

PIU80H13

PIU80H14

PIU80H15

PIU80H16

PIU80H17

PIU80H18

PIU80J13

PIU80J16

PIU80J18

PIU80K12

PIU80K13

PIU80K14

PIU80K15

PIU80K16

PIU80K17PIU80K18

PIU80L12

PIU80L13

PIU80L14

PIU80L15

PIU80L16

PIU80L17

PIU80L18

PIU80M13

PIU80M14

PIU80M16

PIU80M18

PIU80N14

PIU80N15

PIU80N16

PIU80N17

PIU80N18

PIU80P15

PIU80P16

PIU80P17

PIU80P18

PIU80T17PIU80T18

PIU80U17PIU80U18

COU8B

PIU80M8

PIU80M10

PIU80M11

PIU80N5

PIU80N6

PIU80N7

PIU80N8

PIU80N9

PIU80N10

PIU80N11

PIU80N12

PIU80P6

PIU80P7

PIU80P8

PIU80P11

PIU80P12

PIU80R3

PIU80R5

PIU80R7

PIU80R8

PIU80R10

PIU80R11

PIU80R13

PIU80R15

PIU80T3

PIU80T4

PIU80T5

PIU80T6

PIU80T7

PIU80T8

PIU80T9

PIU80T10

PIU80T11

PIU80T12

PIU80T13

PIU80T14

PIU80T15

PIU80U3

PIU80U5

PIU80U7

PIU80U8

PIU80U10

PIU80U11

PIU80U13

PIU80U15

PIU80U16

PIU80V3

PIU80V4

PIU80V5

PIU80V6

PIU80V7

PIU80V8

PIU80V9

PIU80V10

PIU80V11

PIU80V12

PIU80V13

PIU80V14

PIU80V15

PIU80V16

COU8C

PIU80C1

PIU80C2

PIU80D1

PIU80D2

PIU80D3

PIU80E1

PIU80E3

PIU80E4

PIU80F1PIU80F2

PIU80F3

PIU80F4

PIU80F5PIU80F6

PIU80G1

PIU80G3

PIU80G6

PIU80H1PIU80H2

PIU80H3

PIU80H4

PIU80H5

PIU80H6

PIU80H7

PIU80J1

PIU80J3

PIU80J6

PIU80J7

PIU80K1

PIU80K2

PIU80K3PIU80K4

PIU80K5

PIU80K6

PIU80L1

PIU80L2

PIU80L3

PIU80L4

PIU80L5

PIU80L6

PIU80L7

PIU80M1

PIU80M3

PIU80M5

PIU80N1PIU80N2

PIU80N3

PIU80N4

PIU80P1

PIU80P2

PIU80P3

PIU80P4

PIU80T1

PIU80T2

PIU80U1

PIU80U2

COU8D

PIU80A17

PIU80B18

PIU80D15PIU80D16

PIU80P13

PIU80R16

PIU80V2

PIU80V17

COU8E

PIU80B1

PIU80B5

PIU80B10

PIU80B15 PIU80B17

PIU80D7

PIU80D13

PIU80E2

PIU80E5

PIU80E9

PIU80E10

PIU80E14

PIU80E17

PIU80G4

PIU80G7

PIU80G10

PIU80G15

PIU80H9

PIU80H11

PIU80J2PIU80J5

PIU80J8

PIU80J10

PIU80J12

PIU80J14

PIU80J17

PIU80K7

PIU80K9

PIU80K11

PIU80L8

PIU80L10

PIU80M4

PIU80M7

PIU80M9

PIU80M12

PIU80M15 PIU80P5

PIU80P9

PIU80P10

PIU80P14

PIU80R2

PIU80R6

PIU80R12

PIU80R17

PIU80U4PIU80U9

PIU80U14

COU8F

PIU80A1

PIU80A18

PIU80B7PIU80B13

PIU80C3

PIU80C16

PIU80D5

PIU80D10

PIU80E15

PIU80G2

PIU80G5

PIU80G12

PIU80G17

PIU80H8

PIU80H10

PIU80J4

PIU80J9

PIU80J11PIU80J15

PIU80K8PIU80K10

PIU80L9PIU80L11

PIU80M2

PIU80M6

PIU80M17

PIU80N13

PIU80R1

PIU80R4

PIU80R9

PIU80R14

PIU80R18

PIU80T16

PIU80U6PIU80U12

PIU80V1

PIU80V18

COU8G

PIU80C12

PIU80D12

PIU80E6

PIU80E7

PIU80E8

PIU80E11

PIU80E12

PIU80F7

PIU80F8

PIU80F10

PIU80F11

PIU80F12

PIU80G8

PIU80G11

COU8H

PIU1001

PIU1002 PIU1003

PIU1004

COU10

PIC8002 PIC8102 PIC8202 PIC8302 PIC8402 PIC8502 PIC8602 PIC8702 PIC8802 PIC8902 PIC9002 PIC9102 PIC9202 PIC9302

PIC12202 PIC12302 PIC12402 PIC12502 PIC12602 PIC12702 PIC12802 PIC12902 PIC13002 PIC13102 PIC13202 PIC13302 PIC13402 PIC13502

PIC13602 PIC13702 PIC13802 PIC13902 PIC14002 PIC14102 PIC14202 PIC14302 PIC14402 PIC14502 PIC14602 PIC14702 PIC14802 PIC14902

PIU80G7

PIU80H9

PIU80H11

PIU80J8

PIU80J10

PIU80K9

PIU80K11

PIU80L8

PIU80L10

PIU80M7PIU80M12

PIC5202 PIC5302 PIC5402 PIC5502 PIC5602 PIC5702 PIC5802 PIC5902 PIC6002 PIC6102 PIC6202 PIC6302 PIC6402 PIC6502

PIU80E2

PIU80E17

PIU80G4

PIU80G15

PIU80J2PIU80J5

PIU80J14

PIU80J17

PIU80M4

PIU80M15

PIU80R2

PIU80R17

PIC3802 PIC3902 PIC4002 PIC4102 PIC4202 PIC4302 PIC4402 PIC4502 PIC4602 PIC4702 PIC4802 PIC4902 PIC5002 PIC5102

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PIC9402 PIC9502 PIC9602 PIC9702 PIC9802 PIC9902 PIC10002 PIC10102 PIC10202 PIC10302 PIC10402 PIC10502 PIC10602 PIC10702

PIC10802 PIC10902 PIC11002 PIC11102 PIC11202 PIC11302 PIC11402 PIC11502 PIC11602 PIC11702 PIC11802 PIC11902 PIC12002 PIC12102

PIC15002

PIR4602

PIU80B1

PIU80B5

PIU80B10

PIU80B15 PIU80B17

PIU80D7

PIU80D13 PIU80E5

PIU80E9

PIU80E10

PIU80E14

PIU80G10

PIU80J12

PIU80K7

PIU80M9

PIU80P5

PIU80P9

PIU80P10

PIU80P14

PIU80R6

PIU80R12

PIU80U4PIU80U9

PIU80U14

PIU1001PIU1004

PIC3801 PIC3901 PIC4001 PIC4101 PIC4201 PIC4301 PIC4401 PIC4501 PIC4601 PIC4701 PIC4801 PIC4901 PIC5001 PIC5101

PIC5201 PIC5301 PIC5401 PIC5501 PIC5601 PIC5701 PIC5801 PIC5901 PIC6001 PIC6101 PIC6201 PIC6301 PIC6401 PIC6501

PIC6601 PIC6701 PIC6801 PIC6901 PIC7001 PIC7101 PIC7201 PIC7301 PIC7401 PIC7501 PIC7601 PIC7701 PIC7801 PIC7901

PIC8001 PIC8101 PIC8201 PIC8301 PIC8401 PIC8501 PIC8601 PIC8701 PIC8801 PIC8901 PIC9001 PIC9101 PIC9201 PIC9301

PIC9401 PIC9501 PIC9601 PIC9701 PIC9801 PIC9901 PIC10001 PIC10101 PIC10201 PIC10301 PIC10401 PIC10501 PIC10601 PIC10701

PIC10801 PIC10901 PIC11001 PIC11101 PIC11201 PIC11301 PIC11401 PIC11501 PIC11601 PIC11701 PIC11801 PIC11901 PIC12001 PIC12101

PIC12201 PIC12301 PIC12401 PIC12501 PIC12601 PIC12701 PIC12801 PIC12901 PIC13001 PIC13101 PIC13201 PIC13301 PIC13401 PIC13501

PIC13601 PIC13701 PIC13801 PIC13901 PIC14001 PIC14101 PIC14201 PIC14301 PIC14401 PIC14501 PIC14601 PIC14701 PIC14801 PIC14901

PIC15001

PIR4302

PIU80A1

PIU80A18

PIU80B7PIU80B13

PIU80C3

PIU80C16

PIU80D5

PIU80D10

PIU80E15

PIU80G2

PIU80G5

PIU80G12

PIU80G17

PIU80H8

PIU80H10

PIU80J4

PIU80J9

PIU80J11PIU80J15

PIU80K8PIU80K10

PIU80L9PIU80L11

PIU80M2

PIU80M6

PIU80M17

PIU80N13

PIU80R1

PIU80R4

PIU80R9

PIU80R14

PIU80R18

PIU80T16

PIU80U6PIU80U12

PIU80V1

PIU80V18

PIU1002

PIR4301 PIU80R16

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PIU80A4 POPGOOD00V9

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PIU80A10 PODAC10SYNC

PIU80A11 PODAC50SYNC

PIU80A12 POFREE0PIN02

PIU80A13 POPH0SCL

PIU80A14 POB20OK

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PIU80B2 POENABLE02V5

PIU80B3 POPGOOD0FA1

PIU80B4 POPGOOD01V2

PIU80B6 POSCLK0DAC01

PIU80B8 POSCLK0DAC03

PIU80B9 POSDI0DAC05

PIU80B11 PODAC40SYNC

PIU80B12 POPROGRAM0RUNNING

PIU80B14 POB10OK

PIU80B16 POUSB0CTS

PIU80B18POJTAG0TMS

PIU80C1

PIU80C2

PIU80C4 POFREE0PIN01

PIU80C5 POSDI0DAC01

PIU80C6 POENABLE015V

PIU80C7 POSDO0DAC02

PIU80C8 POSDO0DAC03

PIU80C9 POSCLK0DAC04

PIU80C10 PODAC0RESETPIU80C11

PIU1003

POGCLK

PIU80C12

PIU80C13 POPH0SDA

PIU80C14 POUSB0RXD

PIU80C15 POB50OK

PIU80C17

PIU80C18

PIU80D1 PODDR10A9PIU80D2 PODDR10A8

PIU80D3 PODDR10A11

PIU80D4 POFREE0PIN00

PIU80D6 POENABLE0FA1

PIU80D8 POSDI0DAC03

PIU80D9 POSDO0DAC04

PIU80D11 POSCLK0DAC05

PIU80D12

PIU80D14 POUSB0TXD

PIU80D15POJTAG0TDIPIU80D16POTDO

PIU80D17 PODDR20CKEPIU80D18 PODDR20A12

PIU80E1 PODDR10BA2PIU80E3 PODDR10WE

PIU80E4

PIU80E6

PIU80E7

PIU80E8

PIU80E11

PIU80E12

PIU80E13 POB40OK

PIU80E16 PODDR20A10PIU80E18 PODDR20A4

PIU80F1 PODDR10BA1PIU80F2 PODDR10BA0

PIU80F3 PODDR10A4PIU80F4 PODDR10A10

PIU80F5PIU80F6

PIU80F7

PIU80F8

PIU80F9 PODAC30SYNC

PIU80F10

PIU80F11

PIU80F12

PIU80F13 POB30OK

PIU80F14

PIU80F15

PIU80F16

PIU80F17 PODDR20A7PIU80F18 PODDR20A2

PIU80G1 PODDR10CK0NPIU80G3 PODDR10CK0P

PIU80G6 PODDR10A12

PIU80G8

PIU80G9 PODAC20SYNC

PIU80G11

PIU80G13 PODDR20A9

PIU80G14 PODDR20A11

PIU80G16 PODDR20CK0PPIU80G18 PODDR20CK0N

PIU80H1 PODDR10DQ5PIU80H2 PODDR10DQ4

PIU80H3 PODDR10A6PIU80H4 PODDR10A5

PIU80H5 PODDR10A2PIU80H6 PODDR10A7

PIU80H7 PODDR10CKE

PIU80H12 PODDR20A8

PIU80H13 PODDR20BA0PIU80H14 PODDR20BA1PIU80H15 PODDR20A0PIU80H16 PODDR20A1

PIU80H17 PODDR20DQ4PIU80H18 PODDR20DQ5

PIU80J1 PODDR10DQ7PIU80J3 PODDR10DQ6

PIU80J6 PODDR10A1PIU80J7 PODDR10A0

PIU80J13 PODDR20A3

PIU80J16 PODDR20DQ6PIU80J18 PODDR20DQ7 PIU80K1 PODDR10DQ3

PIU80K2 PODDR10DQ2

PIU80K3 PODDR10LDMPIU80K4 PODDR10UDM

PIU80K5 PODDR10CAS

PIU80K6 PODDR10ODT

PIU80K12 PODDR20WEPIU80K13 PODDR20BA2

PIU80K14 PODDR20ODT

PIU80K15 PODDR20RASPIU80K16 PODDR20CAS

PIU80K17 PODDR20LDQS0PPIU80K18 PODDR20LDQS0N

PIU80L1 PODDR10DQ1PIU80L2 PODDR10DQ0

PIU80L3 PODDR10LDQS0NPIU80L4 PODDR10LDQS0P

PIU80L5 PODDR10RAS

PIU80L6

PIU80L7 PODDR10A3

PIU80L12 PODDR20A5PIU80L13 PODDR20A6

PIU80L14

PIU80L15 PODDR20UDMPIU80L16 PODDR20LDM

PIU80L17 PODDR20DQ2PIU80L18 PODDR20DQ3

PIU80M1 PODDR10DQ9PIU80M3 PODDR10DQ8

PIU80M5

PIU80M8 POWIFI0HIBERNATE

PIU80M10 POE0TXD4

PIU80M11 POE0RXD6

PIU80M13

PIU80M14

PIU80M16 PODDR20DQ0PIU80M18 PODDR20DQ1

PIU80N1 PODDR10DQ11PIU80N2 PODDR10DQ10

PIU80N3

PIU80N4

PIU80N5 POWIFI0CS

PIU80N6 POLED0TEST06

PIU80N7 POLED0TEST00

PIU80N8 POCLOCK0CONFIG

PIU80N9 POE0TXD5

PIU80N10 POE0TXD2

PIU80N11 POE0RXD7

PIU80N12 POE0RXD2

PIU80N14

PIU80N15 PODDR20UDQS0PPIU80N16 PODDR20UDQS0N

PIU80N17 PODDR20DQ8PIU80N18 PODDR20DQ9

PIU80P1 PODDR10UDQS0NPIU80P2 PODDR10UDQS0P

PIU80P3

PIU80P4

PIU80P6 POWIFI0WP

PIU80P7 POLED0TEST07

PIU80P8 POLED0TEST01

PIU80P11 POE0TXD3

PIU80P12 POE0RXD3

PIU80P15

PIU80P16

PIU80P17 PODDR20DQ10PIU80P18 PODDR20DQ11

PIU80R3 POFREE0PIN09

PIU80R5 POFREE0PIN06

PIU80R7 POLED0TEST04

PIU80R8 POE0RXCLK

PIU80R10 POE0RXDV

PIU80R11 POE0RESET

PIU80R13 POFLASH0SDI

PIU80R15 POFLASH0SCLK

PIU80T1 PODDR10DQ13PIU80T2 PODDR10DQ12

PIU80T3 POFREE0PIN010PIU80T4 POWIFI0RESET

PIU80T5 POTEMP0ALERT0

PIU80T6 POLED0TEST02

PIU80T7 POLED0TEST05

PIU80T8 POE0TXCLKPIU80T9 POE0INT

PIU80T10 POE0RXER

PIU80T11 POFREE0PIN05PIU80T12 POE0TXD0

PIU80T13 POFLASH0SDO

PIU80T14 POE0TXEN

PIU80T15 POFREE0PIN04

PIU80T17 PODDR20DQ12PIU80T18 PODDR20DQ13

PIU80U1 PODDR10DQ15PIU80U2 PODDR10DQ14

PIU80U3 POINIT0B

PIU80U5 POFREE0PIN07

PIU80U7 POE0COL

PIU80U8 POE0MDIO

PIU80U10 POE0GTXCLK

PIU80U11 POE0TXD6

PIU80U13 POE0RXD4

PIU80U15 POE0RXD0

PIU80U16 POFLASH0WP

PIU80U17 PODDR20DQ14PIU80U18 PODDR20DQ15

PIU80V2POPROGRAM0B

PIU80V3 POFLASH0CS

PIU80V4 POWIFI0INT

PIU80V5 POFREE0PIN08

PIU80V6 POLED0TEST03

PIU80V7 POE0CRS

PIU80V8 POE0MDC

PIU80V9 POJTAG0EN

PIU80V10 POCCLK

PIU80V11 POE0TXD7

PIU80V12 POE0TXD1

PIU80V13 POE0RXD5

PIU80V14 POE0TXER

PIU80V15 POE0RXD1

PIU80V16 POFLASH0HOLD

PIU80V17PODONE

POB10OKPOB20OKPOB30OKPOB40OKPOB50OK

POCCLK

POCLOCK0CONFIG

PODAC10SYNCPODAC20SYNCPODAC30SYNCPODAC40SYNCPODAC50SYNC

PODAC0RESET

PODDR10A0PODDR10A1

PODDR10A2

PODDR10A3

PODDR10A4

PODDR10A5PODDR10A6

PODDR10A7

PODDR10A8PODDR10A9

PODDR10A10

PODDR10A11

PODDR10A12

PODDR10BA0PODDR10BA1

PODDR10BA2

PODDR10CAS

PODDR10CK0NPODDR10CK0P

PODDR10CKE

PODDR10DQ0PODDR10DQ1PODDR10DQ2PODDR10DQ3

PODDR10DQ4PODDR10DQ5

PODDR10DQ6PODDR10DQ7

PODDR10DQ8PODDR10DQ9

PODDR10DQ10PODDR10DQ11

PODDR10DQ12PODDR10DQ13

PODDR10DQ14PODDR10DQ15

PODDR10LDM

PODDR10LDQS0NPODDR10LDQS0P

PODDR10ODT

PODDR10RAS

PODDR10UDM

PODDR10UDQS0NPODDR10UDQS0P

PODDR10WE

PODDR20A0PODDR20A1

PODDR20A2

PODDR20A3

PODDR20A4

PODDR20A5PODDR20A6

PODDR20A7

PODDR20A8PODDR20A9PODDR20A10

PODDR20A11

PODDR20A12

PODDR20BA0PODDR20BA1

PODDR20BA2

PODDR20CAS

PODDR20CK0NPODDR20CK0P

PODDR20CKE

PODDR20DQ0PODDR20DQ1

PODDR20DQ2PODDR20DQ3

PODDR20DQ4PODDR20DQ5PODDR20DQ6PODDR20DQ7

PODDR20DQ8PODDR20DQ9PODDR20DQ10PODDR20DQ11

PODDR20DQ12PODDR20DQ13PODDR20DQ14PODDR20DQ15

PODDR20LDM

PODDR20LDQS0NPODDR20LDQS0P

PODDR20ODT

PODDR20RAS

PODDR20UDM

PODDR20UDQS0NPODDR20UDQS0P

PODDR20WE

PODONE

POE0COLPOE0CRS

POE0GTXCLK

POE0INT

POE0MDCPOE0MDIO

POE0RESET

POE0RXCLK

POE0RXD0POE0RXD1

POE0RXD2POE0RXD3POE0RXD4POE0RXD5POE0RXD6POE0RXD7

POE0RXDVPOE0RXER

POE0TXCLK

POE0TXD0POE0TXD1POE0TXD2POE0TXD3POE0TXD4POE0TXD5POE0TXD6POE0TXD7

POE0TXENPOE0TXER

POENABLE01V2POENABLE02V5

POENABLE015VPOENABLE0FA1

POFLASH0CS

POFLASH0HOLD

POFLASH0SCLK

POFLASH0SDIPOFLASH0SDO

POFLASH0WP

POFREE0PIN00POFREE0PIN01

POFREE0PIN02

POFREE0PIN03

POFREE0PIN04

POFREE0PIN05

POFREE0PIN06

POFREE0PIN07POFREE0PIN08POFREE0PIN09POFREE0PIN010

POGCLK

POINIT0B

POJTAG0TCKPOJTAG0TDI

POJTAG0TMS

POJTAG0EN

POLED0TEST00POLED0TEST01POLED0TEST02POLED0TEST03POLED0TEST04POLED0TEST05POLED0TEST06POLED0TEST07

POPGOOD00V9POPGOOD01V2POPGOOD03V3POPGOOD0FA1

POPH0SCLPOPH0SDA

POPROGRAM0B

POPROGRAM0RUNNING

POSCLK0DAC01

POSCLK0DAC02

POSCLK0DAC03

POSCLK0DAC04

POSCLK0DAC05

POSDI0DAC01

POSDI0DAC02

POSDI0DAC03

POSDI0DAC04

POSDI0DAC05

POSDO0DAC01

POSDO0DAC02

POSDO0DAC03

POSDO0DAC04

POSDO0DAC05

POTDO

POTEMP0ALERT0

POUSB0CTSPOUSB0DCD

POUSB0RXDPOUSB0TXD

POWIFI0CS

POWIFI0HIBERNATE

POWIFI0INTPOWIFI0RESET

POWIFI0WP

Page 149: DISEÑO DE UNA ETAPA DE AMPLIFICACIÓN PARA UN SISTEMA DE ... · A modo de ejemplo se ha realizado un diseño de una tarjeta de control de un sistema de posicionamiento interior basado

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

D D

C C

B B

A A

DISEÑADO:(DESIGNED):

REVISADO:(CHECKED):

FECHA:(DATE):

REV.:(REV.):

ARCHIVO:(FILE NAME):

NUM.:(NR.):

HOJA(SHEET)

NOMBRE:(NAME):

PROYECTO:(PROJECT):

DE(OF)

A2

A.H

A.M.P

05/2014

0

Analog_Control.SchDoc

0 4 7

Analog Control

POSITION UT-CONTROL

VDD22

VDD21

VDD3

PGND2

PGND1

VDD4

PGND23

PGND24

IN+12

IN-11

FS118

FS219

SHDN14

G115

G216

SS13

REG9

AGND10

CHOLD7

C1P6

C1N5

OUT-27

OUT-28

OUT+29

OUT+30

N.C8

N.C17

N.C20

N.C25

N.C26

N.C31

N.C32

U12

MAX9703

DAC1_SCLKDAC1_SDINDAC1_SDODAC1_SYNC

DAC_RESET

REFAGND1

REFIN2

LDAC3

SDIN4

SYNC5

RBEN6

SCLK7

SDO8

CLR9

PD10

GND11

NC12

VSS13

DUTGND14

VOUT15

VDD16

U14

AD5531BRUZ

GND

5V

GND

5V

1K8R48

1K8R49

1K8R50

1K8R51

1K8R52

3V3

+15V

-15V

+15V

GND

0.1uFC161

0.1uFC157

+15V

0.1uF

C159

0.1uFC163

0.1uFC164DAC1_SYNC

5V5V

Vout_1

Out1_+

5

1

2 3 4

J1

COAX-F

VDD22

VDD21

VDD3

PGND2

PGND1

VDD4

PGND23

PGND24

IN+12

IN-11

FS118

FS219

SHDN14

G115

G216

SS13

REG9

AGND10

CHOLD7

C1P6

C1N5

OUT-27

OUT-28

OUT+29

OUT+30

N.C8

N.C17

N.C20

N.C25

N.C26

N.C31

N.C32

U16

MAX9703

DAC2_SCLKDAC2_SDINDAC2_SDODAC2_SYNC

DAC_RESET

REFAGND1

REFIN2

LDAC3

SDIN4

SYNC5

RBEN6

SCLK7

SDO8

CLR9

PD10

GND11

NC12

VSS13

DUTGND14

VOUT15

VDD16

U17

AD5531BRUZ

GND

5V

GND

5V

1K8R57

1K8R58

1K8R59

1K8R60

3V3

+15V

-15V

GND

0.1uFC184

0.1uFC182

+15V

0.1uF

C183

0.1uFC185

0.1uFC186DAC2_SYNC

5V5V

Vout_2

Out2_+

5

1

2 3 4

J5

COAX-F

VDD22

VDD21

VDD3

PGND2

PGND1

VDD4

PGND23

PGND24

IN+12

IN-11

FS118

FS219

SHDN14

G115

G216

SS13

REG9

AGND10

CHOLD7

C1P6

C1N5

OUT-27

OUT-28

OUT+29

OUT+30

N.C8

N.C17

N.C20

N.C25

N.C26

N.C31

N.C32

U18

MAX9703

DAC3_SCLKDAC3_SDINDAC3_SDODAC3_SYNC

DAC_RESET

REFAGND1

REFIN2

LDAC3

SDIN4

SYNC5

RBEN6

SCLK7

SDO8

CLR9

PD10

GND11

NC12

VSS13

DUTGND14

VOUT15

VDD16

U19

AD5531BRUZ

GND

5V

GND

5V

1K8R61

1K8R62

1K8R63

1K8R64

3V3

+15V

-15V

GND

0.1uFC224

0.1uFC222

+15V

0.1uF

C223

0.1uFC225

0.1uFC226DAC3_SYNC

5V5V

Vout_3

Out3_+

5

1

2 3 4

J7

COAX-F

VDD22

VDD21

VDD3

PGND2

PGND1

VDD4

PGND23

PGND24

IN+12

IN-11

FS118

FS219

SHDN14

G115

G216

SS13

REG9

AGND10

CHOLD7

C1P6

C1N5

OUT-27

OUT-28

OUT+29

OUT+30

N.C8

N.C17

N.C20

N.C25

N.C26

N.C31

N.C32

U20

MAX9703

DAC4_SCLKDAC4_SDINDAC4_SDODAC4_SYNC

DAC_RESET

REFAGND1

REFIN2

LDAC3

SDIN4

SYNC5

RBEN6

SCLK7

SDO8

CLR9

PD10

GND11

NC12

VSS13

DUTGND14

VOUT15

VDD16

U21

AD5531BRUZ

GND

5V

GND

5V

1K8R65

1K8R66

1K8R67

1K8R68

3V3

+15V

-15V

GND

0.1uFC2290.1uF

C227

+15V

0.1uF

C228

0.1uFC230

0.1uFC231DAC4_SYNC

5V5V

Vout_4

Out4_+

5

1

2 3 4

J9

COAX-F

VDD22

VDD21

VDD3

PGND2

PGND1

VDD4

PGND23

PGND24

IN+12

IN-11

FS118

FS219

SHDN14

G115

G216

SS13

REG9

AGND10

CHOLD7

C1P6

C1N5

OUT-27

OUT-28

OUT+29

OUT+30

N.C8

N.C17

N.C20

N.C25

N.C26

N.C31

N.C32

U13

MAX9703

DAC5_SCLKDAC5_SDINDAC5_SDODAC5_SYNC

DAC_RESET

REFAGND1

REFIN2

LDAC3

SDIN4

SYNC5

RBEN6

SCLK7

SDO8

CLR9

PD10

GND11

NC12

VSS13

DUTGND14

VOUT15

VDD16

U15

AD5531BRUZ

GND

5V

GND

5V

1K8R53

1K8R54

1K8R55

1K8R56

3V3

+15V

-15V

GND

0.1uFC162

0.1uFC158

+15V

0.1uF

C160

0.1uFC165

0.1uFC166DAC5_SYNC

5V5V

Vout_5

Out5_+

5

1

2 3 4

J2

COAX-F

GND

GND

GND

GND

GND

5

1

2 3 4

J4

COAX-F

GND

5

1

2 3 4

J3

COAX-F

GND

5

1

2 3 4

J6

COAX-F

GND

5

1

2 3 4

J8

COAX-F

GND

5

1

2 3 4

J10

COAX-F

GND

Out1_-

Out2_-

Out3_-

Out4_-

Out5_-

0.1uFC202

1uFC203

+5V

GND

1uFC172

+15V

GND

0.1uF

C167T491A 0.1uF

C1731uFC174

0.1uF

C168T491A 0.1uF

C1751uFC176

0.1uF

C169T491A 0.1uF

C1771uFC178

0.1uF

C170T491A 0.1uF

C1791uFC180

0.1uF

C171T491A 0.1uF

C181

1uFC188

-15V

GND

0.1uF

C187T491A 0.1uF

C1891uFC191

0.1uF

C190T491A 0.1uF

C1921uFC194

0.1uF

C193T491A 0.1uF

C1951uFC197

0.1uF

C196T491A 0.1uF

C1981uFC200

0.1uF

C199T491A 0.1uF

C201

U11 U11 U11 U13 U13 U13 U14 U14 U14 U15 U15 U15U12 U12 U12

U11 U11 U11 U13 U13 U13 U14 U14 U14 U15 U15 U15U12 U12 U12

21

FB16BLM21PG220SN1D

21

FB17BLM21PG220SN1D

21

FB10BLM21PG220SN1D

21

FB11BLM21PG220SN1D

21

FB22BLM21PG220SN1D

21

FB23BLM21PG220SN1D

21

FB28BLM21PG220SN1D

21

FB29BLM21PG220SN1D

21 FB221 FB421 FB621 FB8

+15V

21 FB1221 FB1321 FB1421 FB15

+15V

21 FB1821 FB1921 FB2021 FB21

+15V

21 FB2421 FB2521 FB2621 FB27

+15V

21 FB321 FB521 FB721 FB9

0.1uFC204

1uFC205

0.1uFC206

1uFC207

0.1uFC208

1uFC209

0.1uFC210

1uFC211

0.1uFC212

1uFC213

0.1uFC214

1uFC215

0.1uFC216

1uFC217

0.1uFC218

1uFC219

0.1uFC220

1uFC221

U23 U25 U26 U27 U24U23 U23 U23 U25 U25 U25 U26 U26 U26 U27 U27 U27 U24 U24 U24

21

FB61

21

FB60PIC15701

PIC15702COC157

PIC15801

PIC15802COC158

PIC15901PIC15902

COC159

PIC16001PIC16002

COC160

PIC16101PIC16102COC161

PIC16201PIC16202COC162

PIC16301

PIC16302COC163

PIC16401

PIC16402COC164

PIC16501

PIC16502COC165

PIC16601

PIC16602COC166

PIC16701

PIC16702COC167 PIC16801

PIC16802COC168 PIC16901

PIC16902COC169 PIC17001

PIC17002COC170 PIC17101

PIC17102COC171PIC17201

PIC17202COC172

PIC17301

PIC17302COC173

PIC17401

PIC17402COC174

PIC17501

PIC17502COC175

PIC17601

PIC17602COC176

PIC17701

PIC17702COC177

PIC17801

PIC17802COC178

PIC17901

PIC17902COC179

PIC18001

PIC18002COC180

PIC18101

PIC18102COC181

PIC18201

PIC18202COC182

PIC18301PIC18302

COC183PIC18401PIC18402COC184

PIC18501

PIC18502COC185

PIC18601

PIC18602COC186

PIC18701

PIC18702COC187

PIC18801

PIC18802COC188

PIC18901

PIC18902COC189

PIC19001

PIC19002COC190

PIC19101

PIC19102COC191

PIC19201

PIC19202COC192

PIC19301

PIC19302COC193

PIC19401

PIC19402COC194

PIC19501

PIC19502COC195

PIC19601

PIC19602COC196

PIC19701

PIC19702COC197

PIC19801

PIC19802COC198

PIC19901

PIC19902COC199

PIC20001

PIC20002COC200

PIC20101

PIC20102COC201

PIC20201

PIC20202COC202

PIC20301

PIC20302COC203

PIC20401

PIC20402COC204

PIC20501

PIC20502COC205

PIC20601

PIC20602COC206

PIC20701

PIC20702COC207

PIC20801

PIC20802COC208

PIC20901

PIC20902COC209

PIC21001

PIC21002COC210

PIC21101

PIC21102COC211

PIC21201

PIC21202COC212

PIC21301

PIC21302COC213

PIC21401

PIC21402COC214

PIC21501

PIC21502COC215

PIC21601

PIC21602COC216

PIC21701

PIC21702COC217

PIC21801

PIC21802COC218

PIC21901

PIC21902COC219

PIC22001

PIC22002COC220

PIC22101

PIC22102COC221

PIC22201

PIC22202COC222

PIC22301PIC22302

COC223PIC22401PIC22402COC224

PIC22501

PIC22502COC225

PIC22601

PIC22602COC226

PIC22701

PIC22702COC227

PIC22801PIC22802

COC228PIC22901PIC22902COC229

PIC23001

PIC23002COC230

PIC23101

PIC23102COC231

PIFB201 PIFB202COFB2 PIFB301 PIFB302COFB3PIFB401 PIFB402COFB4 PIFB501 PIFB502COFB5PIFB601 PIFB602COFB6 PIFB701 PIFB702COFB7PIFB801 PIFB802COFB8 PIFB901 PIFB902COFB9

PIFB1001

PIFB1002COFB10

PIFB1101

PIFB1102COFB11

PIFB1201 PIFB1202COFB12PIFB1301 PIFB1302COFB13PIFB1401 PIFB1402COFB14PIFB1501 PIFB1502COFB15

PIFB1601

PIFB1602COFB16

PIFB1701

PIFB1702COFB17

PIFB1801 PIFB1802COFB18PIFB1901 PIFB1902COFB19PIFB2001 PIFB2002COFB20PIFB2101 PIFB2102COFB21

PIFB2201

PIFB2202COFB22

PIFB2301

PIFB2302COFB23

PIFB2401 PIFB2402COFB24PIFB2501 PIFB2502COFB25PIFB2601 PIFB2602COFB26PIFB2701 PIFB2702COFB27

PIFB2801

PIFB2802COFB28

PIFB2901

PIFB2902COFB29

PIFB6001

PIFB6002COFB60

PIFB6101

PIFB6102COFB61

PIJ101

PIJ102 PIJ103 PIJ104 PIJ105

COJ1

PIJ201

PIJ202 PIJ203 PIJ204 PIJ205

COJ2

PIJ301

PIJ302 PIJ303 PIJ304 PIJ305

COJ3

PIJ401

PIJ402 PIJ403 PIJ404 PIJ405

COJ4

PIJ501

PIJ502 PIJ503 PIJ504 PIJ505

COJ5

PIJ601

PIJ602 PIJ603 PIJ604 PIJ605

COJ6

PIJ701

PIJ702 PIJ703 PIJ704 PIJ705

COJ7

PIJ801

PIJ802 PIJ803 PIJ804 PIJ805

COJ8

PIJ901

PIJ902 PIJ903 PIJ904 PIJ905

COJ9

PIJ1001

PIJ1002 PIJ1003 PIJ1004 PIJ1005

COJ10

PIR4801

PIR4802COR48

PIR4901

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PIR5001

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PIR5101

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PIR5201

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PIR5301

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PIR5401

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PIR5501

PIR5502COR55

PIR5601

PIR5602COR56

PIR5701

PIR5702COR57

PIR5801

PIR5802COR58

PIR5901

PIR5902COR59

PIR6001

PIR6002COR60

PIR6101

PIR6102COR61

PIR6201

PIR6202COR62

PIR6301

PIR6302COR63

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PIR6501

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COU13

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PIU16031

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COU16

PIU1701

PIU1702PIU1703

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COU17

PIU1801

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COU18

PIU1901

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COU19

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PIU20029PIU20030

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PIU20032

COU20

PIU2101

PIU2102PIU2103

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PIU21010

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PIU21012

PIU21013

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PIU21016

COU21

PIC20201 PIC20301 PIC20401 PIC20501 PIC20601 PIC20701 PIC20801 PIC20901 PIC21001 PIC21101 PIC21201 PIC21301 PIC21401 PIC21501 PIC21601 PIC21701 PIC21801 PIC21901 PIC22001 PIC22101

PIC16101 PIC16201

PIC16701 PIC16801 PIC16901 PIC17001 PIC17101PIC17201 PIC17301 PIC17401 PIC17501 PIC17601 PIC17701 PIC17801 PIC17901 PIC18001 PIC18101

PIC18401

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PIU14016 PIU15016

PIU17016

PIU19016

PIU21016

PIC18702 PIC18801 PIC18901 PIC19002 PIC19101 PIC19201 PIC19302 PIC19401 PIC19501 PIC19602 PIC19701 PIC19801 PIC19902 PIC20001 PIC20101

PIU14013 PIU15013

PIU17013

PIU19013

PIU21013

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PIR5702 PIR5802 PIR5902 PIR6002

PIR6102 PIR6202 PIR6302 PIR6402

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PIC16401 PIC16601

PIC18601

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PIC23101

PIFB1002 PIFB1102

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PIU1209

PIU12015

PIU12016

PIU12018PIU12019

PIU1309

PIU13015

PIU13016

PIU13018PIU13019

PIU1609

PIU16015

PIU16016PIU16018

PIU16019

PIU1809

PIU18015

PIU18016

PIU18018

PIU18019

PIU2009

PIU20015

PIU20016

PIU20018

PIU20019

PIC16302 PIC16402 PIC16502 PIC16602

PIC16702 PIC16802 PIC16902 PIC17002 PIC17102PIC17202 PIC17302 PIC17402 PIC17502 PIC17602 PIC17702 PIC17802 PIC17902 PIC18002 PIC18102

PIC18502 PIC18602PIC18701 PIC18802 PIC18902 PIC19001 PIC19102 PIC19202 PIC19301 PIC19402 PIC19502 PIC19601 PIC19702 PIC19802 PIC19901 PIC20002 PIC20102

PIC20202 PIC20302 PIC20402 PIC20502 PIC20602 PIC20702 PIC20802 PIC20902 PIC21002 PIC21102 PIC21202 PIC21302 PIC21402 PIC21502 PIC21602 PIC21702 PIC21802 PIC21902 PIC22002 PIC22102

PIC22502 PIC22602

PIC23002 PIC23102

PIJ102 PIJ103 PIJ104 PIJ105 PIJ202 PIJ203 PIJ204 PIJ205

PIJ302 PIJ303 PIJ304 PIJ305 PIJ402 PIJ403 PIJ404 PIJ405

PIJ502 PIJ503 PIJ504 PIJ505

PIJ602 PIJ603 PIJ604 PIJ605

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PIJ802 PIJ803 PIJ804 PIJ805

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PIU1201

PIU1202

PIU12010

PIU12011

PIU12023

PIU12024

PIU1301

PIU1302

PIU13010

PIU13011

PIU13023

PIU13024

PIU1401

PIU1403

PIU14011PIU14014

PIU1501

PIU1503

PIU15011PIU15014

PIU1601

PIU1602

PIU16010

PIU16011

PIU16023PIU16024

PIU1701

PIU1703

PIU17011

PIU17014

PIU1801

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PIU18010

PIU18011

PIU18023

PIU18024

PIU1901

PIU1903

PIU19011

PIU19014

PIU2001

PIU2002

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PIU20011

PIU20023

PIU20024

PIU2101

PIU2103

PIU21011

PIU21014

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PIC15702PIU1206

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PIC15802PIU1306

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PIC16301PIU12013 PIC16501PIU13013

PIC18201PIU1605

PIC18202PIU1606PIC18301 PIU16012 PIC18402PIU1607

PIC18501PIU16013

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PIC22202PIU1806

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PIU1406

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PIU1402

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PIFB1402 PIU16021PIFB1502 PIU16022

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PIFB1701

PIU1702

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PIFB2102 PIU18022

PIFB2201

PIU1906

PIU19010

PIFB2301

PIU1902

PIFB2402 PIU2003

PIFB2502 PIU2004PIFB2602 PIU20021

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PIU2106

PIU21010

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PIR4901

PIU1404PODAC10SDIN

PIR5001

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PIU1504PODAC50SDIN

PIR5501

PIU1508PODAC50SDO

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PIR5801

PIU1704PODAC20SDIN

PIR5901

PIU1708PODAC20SDO

PIR6101PIU1907PODAC30SCLK

PIR6201

PIU1904PODAC30SDIN

PIR6301

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PIR6501PIU2107PODAC40SCLK

PIR6601

PIU2104PODAC40SDIN

PIR6701

PIU2108PODAC40SDO

PIU1208

PIR5101

PIU12014PIU1405 PODAC10SYNCPIU12017

PIU12020

PIU12025

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PIU12032

PIU1308

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PIU13014PIU1505 PODAC50SYNCPIU13017

PIU13020

PIU13025

PIU13026PIU13031

PIU13032

PIU14012

PIR5201

PIU1409 PIU1509

PIU1709

PIU1909

PIU2109

PODAC0RESETPIU15012

PIU1608

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PIU16026

PIU16031

PIU16032

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PIU18020

PIU18025

PIU18026

PIU18031PIU18032

PIU19012

PIU2008

PIR6801

PIU20014PIU2105 PODAC40SYNCPIU20017

PIU20020

PIU20025

PIU20026PIU20031

PIU20032

PIU21012

PIJ101

PIU12029

PIU12030NLOut100

PIJ301

PIU12027

PIU12028

NLOut100

PIJ501

PIU16029

PIU16030NLOut200

PIJ601

PIU16027

PIU16028

NLOut200

PIJ701

PIU18029

PIU18030NLOut300

PIJ801

PIU18027

PIU18028

NLOut300

PIJ901

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NLOut400

PIJ1001

PIU20027PIU20028

NLOut400

PIJ201

PIU13029

PIU13030NLOut500

PIJ401

PIU13027

PIU13028

NLOut500

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PIC18302PIU17015NLVout02

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PIC16002PIU15015NLVout05PODAC10SCLK

PODAC10SDINPODAC10SDOPODAC10SYNC

PODAC20SCLKPODAC20SDINPODAC20SDOPODAC20SYNC

PODAC30SCLKPODAC30SDINPODAC30SDOPODAC30SYNC

PODAC40SCLKPODAC40SDINPODAC40SDOPODAC40SYNC

PODAC50SCLKPODAC50SDINPODAC50SDOPODAC50SYNC

PODAC0RESET

Page 150: DISEÑO DE UNA ETAPA DE AMPLIFICACIÓN PARA UN SISTEMA DE ... · A modo de ejemplo se ha realizado un diseño de una tarjeta de control de un sistema de posicionamiento interior basado

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

D D

C C

B B

A A

DISEÑADO:(DESIGNED):

REVISADO:(CHECKED):

FECHA:(DATE):

REV.:(REV.):

ARCHIVO:(FILE NAME):

NUM.:(NR.):

HOJA(SHEET)

NOMBRE:(NAME):

PROYECTO:(PROJECT):

DE(OF)

A2

A.H

A.M.P

05/2014

0

DDR2_Memory.SchDoc

0 5 7

DDR2

POSITION UT-CONTROL

UDQS#/NUA8

DQ14B1

UDMB3

UDQSB7

DQ15B9

DQ9C2

DQ8C8

DQ12D1

DQ11D3

DQ10D7

DQ13D9

LDQS#/NUE8

DQ6F1

LDMF3

LDQSF7

DQ7F9

DQ1G2

DQ0G8

DQ4H1

DQ3H3

DQ2H7

DQ5H9

WE#K3

RAS#K7

ODTK9

CAS#L7

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A10M2

A1M3

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A0M8

A3N2

A5N3

A6N7

A4N8

A7P2

A9P3

A11P7

A8P8

A12R2

CKJ8

CKEK2

CK#K8

BA2L1

BA0L2

BA1L3

NCA2

NCE2

RFUR3

RFUR7

RFUR8

U22A

MT47H64M16HR-3

VREFJ2

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VSSA3

VSSQA7

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VSSQB2

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VDDQC1

VDDQC3

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VSSQD2

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VDDE1

VSSE3

VSSQE7

VDDQE9

VSSQF2

VSSQF8

VDDQG1

VDDQG3

VDDQG7

VDDQG9

VSSQH2

VSSQH8

VDDLJ1

VSSJ3

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VDDJ9

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VSSN1

VSSP9

VDDR1

U23B

MT47H64M16HR-3

UDQS#/NUA8

DQ14B1

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UDQSB7

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DQ8C8

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DQ10D7

DQ13D9

LDQS#/NUE8

DQ6F1

LDMF3

LDQSF7

DQ7F9

DQ1G2

DQ0G8

DQ4H1

DQ3H3

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DQ5H9

WE#K3

RAS#K7

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CAS#L7

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A10M2

A1M3

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A3N2

A5N3

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A7P2

A9P3

A11P7

A8P8

A12R2

CKJ8

CKEK2

CK#K8

BA2L1

BA0L2

BA1L3

NCA2

NCE2

RFUR3

RFUR7

RFUR8

U23A

MT47H64M16HR-3

VREFJ2

VDDA1

VSSA3

VSSQA7

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VSSQB2

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VDDQC1

VDDQC3

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VDDQC9

VSSQD2

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VDDE1

VSSE3

VSSQE7

VDDQE9

VSSQF2

VSSQF8

VDDQG1

VDDQG3

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VDDQG9

VSSQH2

VSSQH8

VDDLJ1

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PIU220E7

PIU220F2

PIU220F8

PIU220H2

PIU220H8

PIU220J3

PIU220J7

PIU220N1

PIU220P9

PIU230A3

PIU230A7PIU230B2

PIU230B8

PIU230D2

PIU230D8

PIU230E3

PIU230E7

PIU230F2

PIU230F8

PIU230H2

PIU230H8

PIU230J3

PIU230J7

PIU230N1

PIU230P9

PIC23202PIC23302

PIR11401

PIR11602PIU230J2

PIFB3002 PIU220A9

PIFB3102 PIU220C1PIFB3202 PIU230A9

PIFB3302 PIU220C3PIFB3402 PIU230C1

PIFB3502 PIU220C7PIFB3602 PIU230C3

PIFB3702 PIU220C9PIFB3802 PIU230C7

PIFB3902 PIU220E9PIFB4002 PIU230C9

PIFB4102 PIU220G1PIFB4202 PIU230E9PIFB4302 PIU220G3

PIFB4402 PIU230G1PIFB4502 PIU220G7

PIFB4602 PIU230G3 PIFB4702 PIU220G9PIFB4802 PIU230G7

PIFB4902 PIU220J1PIFB5002 PIU230G9

PIFB5102 PIU220A1PIFB5202 PIU230J1PIFB5302 PIU220E1

PIFB5402 PIU230A1PIFB5502 PIU220J9

PIFB5602 PIU230E1PIFB5702 PIU220M9

PIFB5802 PIU230J9PIFB5902 PIU220R1

PIFB6002 PIU230M9

PIFB6102 PIU230R1

PIR6901

PIU220M8PODDR10A0

PIR7001

PIU220M3PODDR10A1

PIR7101

PIU220M7PODDR10A2

PIR7201

PIU220N2PODDR10A3

PIR7301

PIU220N8PODDR10A4

PIR7401

PIU220N3PODDR10A5

PIR7501

PIU220N7PODDR10A6

PIR7601

PIU220P2PODDR10A7

PIR7701

PIU220P8PODDR10A8

PIR7801

PIU220P3PODDR10A9

PIR7901

PIU220P7PODDR10A11

PIR8001

PIU220R2PODDR10A12

PIR8101

PIU220L2PODDR10BA0

PIR8201

PIU220L3PODDR10BA1

PIR8301

PIU220L1PODDR10BA2

PIR8401

PIU220K3PODDR10WE

PIR8501

PIU220K7PODDR10RAS

PIR8601

PIU220L7PODDR10CAS

PIR8701

PIU230M8PODDR20A0

PIR8801

PIU230M3PODDR20A1

PIR8901

PIU230M7PODDR20A2

PIR9001

PIU230N2PODDR20A3

PIR9101

PIU230N8PODDR20A4

PIR9201

PIU230N3PODDR20A5

PIR9301

PIU230N7PODDR20A6

PIR9401

PIU230P2PODDR20A7

PIR9501

PIU230P8PODDR20A8

PIR9601

PIU230P3PODDR20A9

PIR9701

PIU230P7PODDR20A11

PIR9801

PIU230R2PODDR20A12

PIR9901

PIU230L2PODDR20BA0

PIR10001

PIU230L3PODDR20BA1

PIR10101

PIU230L1PODDR20BA2

PIR10201

PIU230K3PODDR20WE

PIR10301

PIU230K7PODDR20RAS

PIR10401

PIU230L7PODDR20CAS

PIR10501

PIU220K8PODDR10CK0N

PIR10502

PIU220J8PODDR10CK0P

PIR10601

PIU230K8PODDR20CK0N

PIR10602

PIU230J8PODDR20CK0P

PIR10702

PIU220K2PODDR10CKE

PIR10802

PIU220L8

PIR10902PIU220K9PODDR10ODT

PIR11002

PIU230K2PODDR20CKE

PIR11102

PIU230L8

PIR11202PIU230K9PODDR20ODT

PIR11301

PIR11502PIU220J2

PIU220A2

PIU220A8 PODDR10UDQS0N

PIU220B1 PODDR10DQ14

PIU220B3 PODDR10UDM

PIU220B7 PODDR10UDQS0P

PIU220B9 PODDR10DQ15

PIU220C2 PODDR10DQ9PIU220C8 PODDR10DQ8

PIU220D1 PODDR10DQ12PIU220D3 PODDR10DQ11PIU220D7 PODDR10DQ10

PIU220D9 PODDR10DQ13

PIU220E2

PIU220E8 PODDR10LDQS0N

PIU220F1 PODDR10DQ6

PIU220F3 PODDR10LDM

PIU220F7 PODDR10LDQS0P

PIU220F9 PODDR10DQ7

PIU220G2 PODDR10DQ1PIU220G8 PODDR10DQ0

PIU220H1 PODDR10DQ4PIU220H3 PODDR10DQ3PIU220H7 PODDR10DQ2

PIU220H9 PODDR10DQ5

PIU220M2PODDR10A10

PIU220R3

PIU220R7

PIU220R8

PIU230A2

PIU230A8 PODDR20UDQS0N

PIU230B1 PODDR20DQ14

PIU230B3 PODDR20UDM

PIU230B7 PODDR20UDQS0P

PIU230B9 PODDR20DQ15

PIU230C2 PODDR20DQ9PIU230C8 PODDR20DQ8

PIU230D1 PODDR20DQ12PIU230D3 PODDR20DQ11PIU230D7 PODDR20DQ10

PIU230D9 PODDR20DQ13

PIU230E2

PIU230E8 PODDR20LDQS0N

PIU230F1 PODDR20DQ6

PIU230F3 PODDR20LDM

PIU230F7 PODDR20LDQS0P

PIU230F9 PODDR20DQ7

PIU230G2 PODDR20DQ1PIU230G8 PODDR20DQ0

PIU230H1 PODDR20DQ4PIU230H3 PODDR20DQ3PIU230H7 PODDR20DQ2

PIU230H9 PODDR20DQ5

PIU230M2PODDR20A10

PIU230R3

PIU230R7

PIU230R8

PODDR10A0PODDR10A1PODDR10A2PODDR10A3PODDR10A4PODDR10A5PODDR10A6PODDR10A7PODDR10A8PODDR10A9PODDR10A10PODDR10A11PODDR10A12

PODDR10BA0PODDR10BA1PODDR10BA2

PODDR10CAS

PODDR10CK0NPODDR10CK0P

PODDR10CKE

PODDR10DQ0PODDR10DQ1PODDR10DQ2PODDR10DQ3PODDR10DQ4PODDR10DQ5PODDR10DQ6PODDR10DQ7PODDR10DQ8PODDR10DQ9PODDR10DQ10PODDR10DQ11PODDR10DQ12PODDR10DQ13PODDR10DQ14PODDR10DQ15

PODDR10LDM

PODDR10LDQS0NPODDR10LDQS0P

PODDR10ODT

PODDR10RAS

PODDR10UDM

PODDR10UDQS0NPODDR10UDQS0P

PODDR10WE

PODDR20A0PODDR20A1PODDR20A2PODDR20A3PODDR20A4PODDR20A5PODDR20A6PODDR20A7PODDR20A8PODDR20A9PODDR20A10PODDR20A11PODDR20A12

PODDR20BA0PODDR20BA1PODDR20BA2

PODDR20CAS

PODDR20CK0NPODDR20CK0P

PODDR20CKE

PODDR20DQ0PODDR20DQ1PODDR20DQ2PODDR20DQ3PODDR20DQ4PODDR20DQ5PODDR20DQ6PODDR20DQ7PODDR20DQ8PODDR20DQ9PODDR20DQ10PODDR20DQ11PODDR20DQ12PODDR20DQ13PODDR20DQ14PODDR20DQ15

PODDR20LDM

PODDR20LDQS0NPODDR20LDQS0P

PODDR20ODT

PODDR20RAS

PODDR20UDM

PODDR20UDQS0NPODDR20UDQS0P

PODDR20WE

Page 151: DISEÑO DE UNA ETAPA DE AMPLIFICACIÓN PARA UN SISTEMA DE ... · A modo de ejemplo se ha realizado un diseño de una tarjeta de control de un sistema de posicionamiento interior basado

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

D D

C C

B B

A A

DISEÑADO:(DESIGNED):

REVISADO:(CHECKED):

FECHA:(DATE):

REV.:(REV.):

ARCHIVO:(FILE NAME):

NUM.:(NR.):

HOJA(SHEET)

NOMBRE:(NAME):

PROYECTO:(PROJECT):

DE(OF)

A2

A.H

A.M.P

05/2014

0

Network Interface.SchDoc

0 6 7

Network

POSITION UT-CONTROL

MDIO33

MDC35

TMS69

TCK70

TDI67

TDO72

TRST68

125CLK31

INT32

RESET36

COMA37

RSET39

COL114

CRS115

RX_DV4

RX_CLK7

RX_ER8

RXD03

RXD1128

RXD2126

RXD3125

RXD4124

RXD5123

RXD6121

RXD7120

GTX_CLK14

TX_CLK10

TX_ER13

TX_EN16

TXD018

TXD119

TXD220

TXD324

TXD425

TXD526

TXD628

TXD729

AVDD44

AVDD49

AVDD52

AVDD59

AVDD64

AVDD104

VDDO5

VDDO11

VDDO30

VDDO122

VDDOH73

VDDOH89

VDDOH97

VDDOX34

VDDOX71

DVDD2

DVDD6

DVDD12

DVDD17

DVDD23

DVDD27

DVDD78

DVDD85

DVDD90

DVDD96

DVDD117

DVDD118

VSS1

VSS9

VSS15

VSS21

VSS22

VSS38

VSS40

VSS43

VSS45

VSS48

VSS51

VSS55

VSS58

VSS60

VSS63

VSS65

VSS66

VSS83

VSS84

VSS93

VSS94

VSS101

VSS102

VSS103

VSS106

VSS108

VSS111

VSS116

VSS119

VSS127

VSSC74

MDI0+41

MDI0-42

MDI1+46

MDI1-47

MDI2+56

MDI2-57

MDI3+61

MDI3-62

S_OUT-105

S_OUT+107

S_CLK-109

S_CLK+110

S_IN-112

S_IN+113

HSDAC+53

HSDAC-54

XTAL275

XTAL176

SEL_FREQ76

LED_DUPPLEX95

LED_TX91

LED_RX92

LED_LINK10100

LED_LINK10099

LED_LINK100098

CONFIG088

CONFIG187

CONFIG286

CONFIG382

CONFIG481

CONFIG580

CONFIG679

U24

88E1111-B2-RCJ1-C000

TDO+1

TDO-2

TD1+3

TD1-6

TD2+4

TD2-5

TD3+7

TD3-8

VCC9

GND10

SH

IELD

M1

SH

IELD

M2

CN2 Ethernet (HFJ11-1G01ERL)

GND2V5

CHASSIS

2V5

1V2

GND

47R122

47R123

47R124

47R125

47R126

47R127

47R128

47R129

10nFC310

10nFC311

10nFC312

10nFC313

GNDGNDGNDGND

150R134

D23Led 0603

2V5

150R135

D24Led 0603

150R132

D21Led 0603

150R133

D22Led 0603

150R130

D19Led 0603

150R131

D20Led 0603

1 2Y1

XTAL

22pFC315

22pFC314

GND

2V5

GND

4K7R117

2V5

E-MDIOE-MDC

GND

4K7

R119

E-INT

4K7R118

E-RESET

4K7

R120

4K7

R121

E-COLE-CRS

E-RXDVE-RXCLKE-RXER

E-RXD0E-RXD1E-RXD2E-RXD3E-RXD4E-RXD5E-RXD6E-RXD7

E-GTXCLKE-TXCLKE-TXERE-TXEN

E-TXD0E-TXD1E-TXD2E-TXD3E-TXD4E-TXD5E-TXD6E-TXD7

4K7R136

4K7R137

4K7R138

4K7R139

GND

0.1uFC316

0.1uFC317

0.1uFC318

0.1uFC319

0.1uFC320

0.1uFC321

2V5

GND

0.1uFC326

0.1uFC327

0.1uFC328

0.1uFC329

0.1uFC330

0.1uFC331

2V5

GND

0.1uFC332

0.1uFC333

0.1uFC334

0.1uFC337

0.1uFC338

0.1uFC339

0.1uFC340

0.1uFC341

0.1uFC342

1V2

GND

0.1uFC343

0.1uFC344

0.1uFC345

0.1uFC346

0.1uFC347

0.1uFC348

1uFC322

1uFC323

10nFC324

10nFC325

1uFC335

10nFC336

1uFC349

1uFC350

10nFC351

GND1

NC2

JTAG_TDO3

JTAG_TCK4

JTAG_TMS5

JTAG_TDI6

RESET7

NC8

JTAG_RESET9

GND10

NC11

NC12

NC13

NC14

NC15

WP16

VDD17

GND18

GND19

HIBERNATE20

JTAG_EN21

NC22

CS23

NC24

GND25

DEBUG_RX26

DEBUG_TX27

GND28

VDD29

GND30

NC31

SDO32

INT33

SCK34

SDI35

GND36

U25

MRF24WB0MA

JTAG-TMSJTAG-TCKJTAG-TDO

JTAG-TDI

WIFI_RESET

WIFI_WP

WIFI_INTWIFI_CS

GND

4K7R141

3V3

4K7R147

GND

4K7R145

GND

WIFI_HIBERNATE

123

P2

Header 3

GND

4K7R140

3V3

P_SDIP_SDOP_SCK

JTAG_EN

4K7R146

4K7R148

GND

3V3

0.1uFC352

0.1uFC353

1uFC354

GND

3V3

3K3R142

3V3

3K3R143

3V3

3K3R144

3V3

GND

1uFC355

21

FB89BLM21PG220SN1D

21 FB6221 FB6321 FB6421 FB6521 FB6621 FB67

21 FB6821 FB6921 FB7021 FB71

21 FB7221 FB7321 FB74

21 FB7521 FB76

21 FB7721 FB7821 FB7921 FB8021 FB8121 FB8221 FB8321 FB8421 FB8521 FB8621 FB8721 FB88

PIC31001

PIC31002COC310

PIC31101

PIC31102COC311

PIC31201

PIC31202COC312

PIC31301

PIC31302COC313

PIC31401

PIC31402COC314

PIC31501

PIC31502COC315

PIC31601

PIC31602COC316

PIC31701

PIC31702COC317

PIC31801

PIC31802COC318

PIC31901

PIC31902COC319

PIC32001

PIC32002COC320

PIC32101

PIC32102COC321

PIC32201

PIC32202COC322

PIC32301

PIC32302COC323

PIC32401

PIC32402COC324

PIC32501

PIC32502COC325

PIC32601PIC32602

COC326PIC32701PIC32702

COC327PIC32801PIC32802

COC328PIC32901PIC32902

COC329PIC33001PIC33002

COC330PIC33101PIC33102

COC331PIC33201PIC33202

COC332PIC33301PIC33302

COC333PIC33401PIC33402

COC334PIC33501PIC33502

COC335PIC33601PIC33602

COC336

PIC33701

PIC33702COC337

PIC33801

PIC33802COC338

PIC33901

PIC33902COC339

PIC34001

PIC34002COC340

PIC34101

PIC34102COC341

PIC34201

PIC34202COC342

PIC34301

PIC34302COC343

PIC34401

PIC34402COC344

PIC34501

PIC34502COC345

PIC34601

PIC34602COC346

PIC34701

PIC34702COC347

PIC34801

PIC34802COC348

PIC34901

PIC34902COC349

PIC35001

PIC35002COC350

PIC35101

PIC35102COC351

PIC35201

PIC35202COC352

PIC35301

PIC35302COC353

PIC35401

PIC35402COC354

PIC35501

PIC35502COC355

PICN201

PICN202

PICN203

PICN204

PICN205

PICN206

PICN207

PICN208

PICN209

PICN2010

PICN20M1 PICN20M2

COCN2

PID1901

PID1902COD19

PID2001

PID2002COD20

PID2101

PID2102COD21

PID2201

PID2202COD22

PID2301

PID2302COD23

PID2401

PID2402COD24

PIFB6201 PIFB6202COFB62PIFB6301 PIFB6302COFB63PIFB6401 PIFB6402COFB64PIFB6501 PIFB6502COFB65PIFB6601 PIFB6602COFB66PIFB6701 PIFB6702COFB67

PIFB6801 PIFB6802COFB68PIFB6901 PIFB6902COFB69PIFB7001 PIFB7002COFB70PIFB7101 PIFB7102COFB71

PIFB7201 PIFB7202COFB72PIFB7301 PIFB7302COFB73PIFB7401 PIFB7402COFB74

PIFB7501 PIFB7502COFB75PIFB7601 PIFB7602COFB76

PIFB7701 PIFB7702COFB77PIFB7801 PIFB7802COFB78PIFB7901 PIFB7902COFB79PIFB8001 PIFB8002COFB80PIFB8101 PIFB8102COFB81PIFB8201 PIFB8202COFB82PIFB8301 PIFB8302COFB83PIFB8401 PIFB8402COFB84PIFB8501 PIFB8502COFB85PIFB8601 PIFB8602COFB86PIFB8701 PIFB8702COFB87PIFB8801 PIFB8802COFB88

PIFB8901

PIFB8902COFB89

PIP201

PIP202

PIP203

COP2

PIR11701

PIR11702COR117

PIR11801

PIR11802COR118

PIR11901PIR11902COR119

PIR12001PIR12002COR120

PIR12101PIR12102COR121

PIR12201

PIR12202COR122

PIR12301

PIR12302COR123

PIR12401

PIR12402COR124

PIR12501

PIR12502COR125

PIR12601

PIR12602COR126

PIR12701

PIR12702COR127

PIR12801

PIR12802COR128

PIR12901

PIR12902COR129

PIR13001

PIR13002COR130

PIR13101

PIR13102COR131

PIR13201

PIR13202COR132

PIR13301

PIR13302COR133

PIR13401

PIR13402COR134

PIR13501

PIR13502COR135

PIR13601

PIR13602

COR136PIR13701

PIR13702

COR137PIR13801

PIR13802

COR138PIR13901

PIR13902

COR139

PIR14001

PIR14002

COR140PIR14101

PIR14102

COR141PIR14201

PIR14202

COR142PIR14301

PIR14302

COR143PIR14401

PIR14402

COR144

PIR14501

PIR14502

COR145

PIR14601

PIR14602

COR146 PIR14701

PIR14702

COR147PIR14801

PIR14802

COR148

PIU2401

PIU2402

PIU2403

PIU2404

PIU2405

PIU2406

PIU2407PIU2408

PIU2409

PIU24010

PIU24011

PIU24012

PIU24013

PIU24014

PIU24015

PIU24016

PIU24017

PIU24018

PIU24019

PIU24020

PIU24021

PIU24022

PIU24023

PIU24024

PIU24025PIU24026

PIU24027

PIU24028

PIU24029

PIU24030

PIU24031

PIU24032

PIU24033

PIU24034

PIU24035

PIU24036

PIU24037

PIU24038

PIU24039

PIU24040

PIU24041

PIU24042

PIU24043

PIU24044

PIU24045

PIU24046

PIU24047

PIU24048

PIU24049

PIU24051

PIU24052

PIU24053

PIU24054

PIU24055

PIU24056

PIU24057

PIU24058

PIU24059

PIU24060

PIU24061

PIU24062

PIU24063

PIU24064

PIU24065

PIU24066

PIU24067

PIU24068

PIU24069

PIU24070

PIU24071

PIU24072

PIU24073

PIU24074

PIU24075

PIU24076

PIU24078

PIU24079

PIU24080

PIU24081

PIU24082

PIU24083

PIU24084

PIU24085

PIU24086

PIU24087PIU24088

PIU24089

PIU24090

PIU24091

PIU24092

PIU24093

PIU24094

PIU24095

PIU24096

PIU24097

PIU24098

PIU24099

PIU240100

PIU240101

PIU240102

PIU240103

PIU240104

PIU240105

PIU240106

PIU240107

PIU240108

PIU240109

PIU240110

PIU240111

PIU240112

PIU240113

PIU240114

PIU240115

PIU240116

PIU240117

PIU240118

PIU240119

PIU240120

PIU240121

PIU240122

PIU240123

PIU240124PIU240125

PIU240126

PIU240127

PIU240128

COU24

PIU2501

PIU2502

PIU2503PIU2504

PIU2505

PIU2506

PIU2507

PIU2508

PIU2509

PIU25010

PIU25011

PIU25012

PIU25013

PIU25014

PIU25015

PIU25016

PIU25017

PIU25018

PIU25019

PIU25020

PIU25021

PIU25022

PIU25023

PIU25024

PIU25025

PIU25026

PIU25027

PIU25028PIU25029

PIU25030

PIU25031

PIU25032

PIU25033

PIU25034

PIU25035

PIU25036

COU25

PIY101 PIY102

COY1

PIC33702 PIC33802 PIC33902 PIC34002 PIC34102 PIC34202 PIC34302 PIC34402 PIC34502 PIC34602 PIC34702 PIC34802 PIC34902 PIC35002 PIC35102

PIFB7701

PIFB7801

PIFB7901

PIFB8001

PIFB8101

PIFB8201PIFB8301

PIFB8401

PIFB8501

PIFB8601

PIFB8701

PIFB8801

PIC31602 PIC31702 PIC31802 PIC31902 PIC32002 PIC32102 PIC32202 PIC32302 PIC32402 PIC32502

PIC32602 PIC32702 PIC32802 PIC32902 PIC33002 PIC33102 PIC33202 PIC33302 PIC33402 PIC33502 PIC33602

PICN209

PIFB6201

PIFB6301

PIFB6401

PIFB6501

PIFB6601

PIFB6701

PIFB6801

PIFB6901

PIFB7001

PIFB7101

PIFB7201PIFB7301

PIFB7401

PIFB7501

PIFB7601

PIR11702 PIR11802

PIR13002 PIR13102 PIR13202 PIR13302 PIR13402 PIR13502

PIU24080

PIU24081

PIU24082PIU24086

PIU24088

PIC35202 PIC35302 PIC35402 PIC35501

PIFB8902PIR14001 PIR14101 PIR14201 PIR14301 PIR14401

PICN20M1 PICN20M2

PIC31001 PIC31101 PIC31201 PIC31301

PIC31401 PIC31501

PIC31601 PIC31701 PIC31801 PIC31901 PIC32001 PIC32101 PIC32201 PIC32301 PIC32401 PIC32501

PIC32601 PIC32701 PIC32801 PIC32901 PIC33001 PIC33101 PIC33201 PIC33301 PIC33401 PIC33501 PIC33601

PIC33701 PIC33801 PIC33901 PIC34001 PIC34101 PIC34201 PIC34301 PIC34401 PIC34501 PIC34601 PIC34701 PIC34801 PIC34901 PIC35001 PIC35101

PIC35201 PIC35301 PIC35401 PIC35502

PICN2010

PIP203

PIR11902

PIR12002PIR12102

PIR13602 PIR13702 PIR13802 PIR13902

PIR14502

PIR14602 PIR14702 PIR14802

PIU2401

PIU2409

PIU24015

PIU24021

PIU24022

PIU24038PIU24040

PIU24043

PIU24045

PIU24048

PIU24051

PIU24055

PIU24058PIU24060

PIU24063

PIU24065

PIU24066

PIU24074

PIU24076

PIU24083

PIU24084

PIU24087

PIU24093

PIU24094

PIU240101

PIU240102

PIU240103

PIU240106PIU240108

PIU240111

PIU240116

PIU240119

PIU240127

PIU2501

PIU25010

PIU25018

PIU25019

PIU25025

PIU25028

PIU25030

PIC31002

PIR12201 PIR12301

PIC31102

PIR12401 PIR12501

PIC31202

PIR12601 PIR12701

PIC31302

PIR12801 PIR12901

PIC31402

PIU24075

PIY101

PIC31502PIY102

PICN201

PIR12202

PIU24041

PICN202

PIR12302

PIU24042

PICN203

PIR12402

PIU24046

PICN204

PIR12602

PIU24056

PICN205

PIR12702

PIU24057

PICN206

PIR12502

PIU24047

PICN207

PIR12802

PIU24061

PICN208

PIR12902

PIU24062

PID1901PIR13001

PID1902PIU24095

PID2001PIR13101

PID2002PIU24091

PID2101PIR13201

PID2102

PIU24079

PIU24092

PID2201PIR13301

PID2202

PIU240100

PID2301PIR13401

PID2302

PIU24099

PID2401PIR13501

PID2402

PIU24098

PIFB6202 PIU24044

PIFB6302 PIU24049

PIFB6402 PIU24052

PIFB6502 PIU24059

PIFB6602 PIU24064

PIFB6702 PIU240104

PIFB6802 PIU2405

PIFB6902 PIU24011

PIFB7002 PIU24030

PIFB7102 PIU240122

PIFB7202 PIU24073PIFB7302 PIU24089

PIFB7402 PIU24097

PIFB7502 PIU24034

PIFB7602 PIU24071

PIFB7702 PIU2402

PIFB7802 PIU2406

PIFB7902 PIU24012

PIFB8002 PIU24017

PIFB8102 PIU24023

PIFB8202 PIU24027PIFB8302 PIU24078

PIFB8402 PIU24085

PIFB8502 PIU24090

PIFB8602 PIU24096

PIFB8702 PIU240117

PIFB8802 PIU240118

PIFB8901

PIU25017

PIU25029

PIP201PIU25027

PIP202PIU25026

PIR11701PIU24033POE0MDIO

PIR11801

PIU24032POE0INT

PIR11901 PIU24068

PIR12001 PIU24037PIR12101 PIU24039

PIR13601PIU24029POE0TXD7

PIR13701

PIU24028POE0TXD6

PIR13801

PIU24026POE0TXD5

PIR13901

PIU24025POE0TXD4

PIR14002

PIU2507POWIFI0RESET

PIR14102

PIU25033POWIFI0INT

PIR14202

PIU25035 POP0SDI

PIR14302

PIU25032 POP0SDO

PIR14402

PIU25034 POP0SCK

PIR14501

PIU25020 POWIFI0HIBERNATE

PIR14601 PIR14801

PIU2509

PIU25021POJTAG0EN

PIR14701

PIU25016POWIFI0WP

PIU2403POE0RXD0

PIU2404POE0RXDVPIU2407POE0RXCLKPIU2408POE0RXER

PIU24010POE0TXCLKPIU24013POE0TXER

PIU24014POE0GTXCLK

PIU24016POE0TXEN

PIU24018POE0TXD0PIU24019POE0TXD1PIU24020POE0TXD2PIU24024POE0TXD3

PIU24031

PIU24035POE0MDC

PIU24036POE0RESET

PIU24053

PIU24054

PIU24067

PIU24069

PIU24070

PIU24072

PIU24076

PIU240105PIU240107

PIU240109

PIU240110

PIU240112

PIU240113

PIU240114POE0COLPIU240115POE0CRS

PIU240120POE0RXD7PIU240121POE0RXD6PIU240123POE0RXD5PIU240124POE0RXD4PIU240125POE0RXD3PIU240126POE0RXD2PIU240128POE0RXD1

PIU2502

PIU2503POJTAG0TDOPIU2504POJTAG0TCKPIU2505POJTAG0TMSPIU2506POJTAG0TDI

PIU2508

PIU25011

PIU25012

PIU25013

PIU25014

PIU25015

PIU25022

PIU25023POWIFI0CS

PIU25024

PIU25031

PIU25036

POE0COLPOE0CRS

POE0GTXCLK

POE0INT

POE0MDCPOE0MDIO

POE0RESET

POE0RXCLK

POE0RXD0POE0RXD1POE0RXD2POE0RXD3POE0RXD4POE0RXD5POE0RXD6POE0RXD7

POE0RXDV

POE0RXER

POE0TXCLK

POE0TXD0POE0TXD1POE0TXD2POE0TXD3POE0TXD4POE0TXD5POE0TXD6POE0TXD7

POE0TXENPOE0TXER

POJTAG0TCK

POJTAG0TDI

POJTAG0TDO

POJTAG0TMS

POJTAG0EN

POP0SCK

POP0SDIPOP0SDO

POWIFI0CS

POWIFI0HIBERNATE

POWIFI0INTPOWIFI0RESET

POWIFI0WP

Page 152: DISEÑO DE UNA ETAPA DE AMPLIFICACIÓN PARA UN SISTEMA DE ... · A modo de ejemplo se ha realizado un diseño de una tarjeta de control de un sistema de posicionamiento interior basado

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

D D

C C

B B

A A

DISEÑADO:(DESIGNED):

REVISADO:(CHECKED):

FECHA:(DATE):

REV.:(REV.):

ARCHIVO:(FILE NAME):

NUM.:(NR.):

HOJA(SHEET)

NOMBRE:(NAME):

PROYECTO:(PROJECT):

DE(OF)

A3

A.H

A.M.P

05/2014

0

Peripheral_Hardware.SchDoc

0 7 7

PH HARDWARE

POSITION UT-CONTROL

GND4

SDA1

ALERT3

VDD8

SCLK2

A07

A16

A25

U26

TCN75AVOA

3K3R150

3K3R149

4K7R151

3V3 3V3 3V3

PH_SDAPH_SCL

TEMP_ALERT+

GND

3V3

GND

0.1uFC360

1uFC361

GND

3V3

X11

X22

VBAT3

VSS4

SDA5

SCL6

MFP7

VCC8

U28

MCP79410T-I/MS

12Y2

XTAL

22pFC364

22pFC365

GND GND

3V3

GND

100

R161

0.1uFC363

GND

PH_SDAPH_SCL

CLOCK_CONFIG

4K7R160

3V3

0.1uFC366

1uFC367

GND

3V3

MH2MH1

2345

1

MH3MH4MH5

J11

USB (Micro usb AB)

USB_D-USB_D+

GNDCHASSIS

GND

BT1Batery 3V3

NC29

NC5

NC12

NC13

NC23

NC25

VC

CIO

1

RXD2

RI3

GN

D4

DSR6

DCD7

CTS8

CBUS49

CBUS210

CBUS311

USBDP14

USBDM15

3V3OUT16

GN

D17

RESET18

VC

C19

GN

D20

CBUS121

CBUS022

AG

ND

24

TEST26

OSCI27

OSCO28

TXD30

DTR31

RTS32

GN

D33

U27

FT232RQ

USB_D+

USB_D-

3V3

GND

0.1uF

C359T491A

VCC

VC

C

0.1uF

C358

T491AGND

3V3

0.1uF

C356T491A

1uF

C357T491A

GND GND

0.1uF

C362T491A

4K7R156

10KR157

VC

C

GND GND

GND

100R152

100R153

100R154

100R155

D25Led 0603

D26Led 0603

470R158

470R159

3V3 3V3

USB-TXDUSB-RXD

USB-CTSUSB-DCD

PROGRAM_RUNNING

LED_TEST_0LED_TEST_1LED_TEST_2LED_TEST_3LED_TEST_4LED_TEST_5LED_TEST_6LED_TEST_7

B1_OKB2_OKB3_OKB4_OKB5_OK

FREE_PIN_0 FREE_PIN_1FREE_PIN_2 FREE_PIN_3FREE_PIN_4 FREE_PIN_5FREE_PIN_6 FREE_PIN_7FREE_PIN_8 FREE_PIN_9FREE_PIN_10

1 23 45 67 89 1011 12

CN3

Header 6X2

GND

D27

Led 0603

1K2R162

D28

Led 0603

1K2R163

D29

Led 0603

1K2R164

D30

Led 0603

1K2R165

D31

Led 0603

1K2R166

D32

Led 0603

1K2R167

D33

Led 0603

1K2R168

D34

Led 0603

1K2R169

3V3 3V3 3V3 3V3 3V3 3V3 3V3 3V3

D35Led 0603

1K2R170

3V3

D36Led 0603

1K2R171

3V3

D37Led 0603

1K2R172

3V3

D38Led 0603

1K2R173

3V3

D39Led 0603

1K2R174

3V3

D40Led 0603

1K2R175

3V3

21

FB90

21

FB92

3V3

21

FB91

PIBT101

PIBT102COBT1

PIC35601

PIC35602

COC356 PIC35701

PIC35702

COC357

PIC35801PIC35802

COC358

PIC35901

PIC35902

COC359PIC36001

PIC36002COC360

PIC36101

PIC36102COC361

PIC36201

PIC36202

COC362

PIC36301

PIC36302COC363

PIC36401

PIC36402COC364

PIC36501

PIC36502COC365

PIC36601

PIC36602COC366

PIC36701

PIC36702COC367

PICN301 PICN302

PICN303 PICN304

PICN305 PICN306

PICN307 PICN308

PICN309 PICN3010

PICN3011 PICN3012

COCN3

PID2501PID2502 COD25

PID2601PID2602 COD26

PID2701PID2702

COD27 PID2801PID2802

COD28 PID2901PID2902

COD29 PID3001PID3002

COD30 PID3101PID3102

COD31 PID3201PID3202

COD32 PID3301PID3302

COD33 PID3401PID3402

COD34

PID3501PID3502

COD35

PID3601PID3602

COD36PID3701PID3702

COD37PID3801PID3802

COD38PID3901PID3902

COD39PID4001PID4002

COD40

PIFB9001

PIFB9002

COFB90

PIFB9101

PIFB9102

COFB91

PIFB9201

PIFB9202

COFB92

PIJ1101

PIJ1102

PIJ1103

PIJ1104

PIJ1105

PIJ110MH1

PIJ110MH2

PIJ110MH3

PIJ110MH4

PIJ110MH5

COJ11

PIR14901

PIR14902

COR149PIR15001

PIR15002

COR150PIR15101

PIR15102

COR151

PIR15201PIR15202

COR152

PIR15301PIR15302COR153

PIR15401PIR15402COR154

PIR15501PIR15502COR155

PIR15601

PIR15602COR156

PIR15701

PIR15702COR157

PIR15801

PIR15802

COR158PIR15901

PIR15902

COR159PIR16001

PIR16002COR160

PIR16101 PIR16102COR161

PIR16201

PIR16202COR162

PIR16301

PIR16302COR163

PIR16401

PIR16402COR164

PIR16501

PIR16502COR165

PIR16601

PIR16602COR166

PIR16701

PIR16702COR167

PIR16801

PIR16802COR168

PIR16901

PIR16902COR169

PIR17001

PIR17002COR170

PIR17101

PIR17102COR171

PIR17201

PIR17202COR172

PIR17301

PIR17302COR173

PIR17401

PIR17402COR174

PIR17501

PIR17502COR175

PIU2601

PIU2602

PIU2603

PIU2604

PIU2605

PIU2606

PIU2607

PIU2608

COU26

PIU2701PIU2702

PIU2703

PIU2704

PIU2705

PIU2706

PIU2707

PIU2708

PIU2709

PIU27010

PIU27011

PIU27012

PIU27013

PIU27014

PIU27015

PIU27016

PIU27017

PIU27018

PIU27019

PIU27020

PIU27021

PIU27022

PIU27023

PIU27024

PIU27025

PIU27026

PIU27027

PIU27028

PIU27029

PIU27030

PIU27031

PIU27032

PIU27033

COU27

PIU2801

PIU2802

PIU2803

PIU2804

PIU2805

PIU2806

PIU2807

PIU2808

COU28

PIY201PIY202

COY2

PIC35601 PIC35701

PIC35901PIC36002 PIC36102

PIC36602 PIC36702

PIFB9002PIFB9102

PIFB9201

PIR14901 PIR15001 PIR15101

PIR15802 PIR15902

PIR16002

PIR16202 PIR16302 PIR16402 PIR16502 PIR16602 PIR16702 PIR16802 PIR16902

PIR17002

PIR17102 PIR17202 PIR17302 PIR17402 PIR17502

PIU27016

PIJ110MH1

PIJ110MH2

PIJ110MH3

PIJ110MH4

PIJ110MH5

PIBT102

PIC35602 PIC35702PIC35802

PIC35902PIC36001 PIC36101

PIC36202

PIC36301PIC36401 PIC36501

PIC36601 PIC36701

PICN3012

PIJ1105

PIR15701

PIU2604

PIU2605

PIU2606

PIU2607

PIU2704 PIU27017 PIU27020PIU27024PIU27026

PIU27033

PIU2804

PIBT101PIR16101

PIC36201

PIR15601

PIR15702PIU27018

PIC36302PIR16102 PIU2803

PIC36402

PIU2801

PIY202

PIC36502

PIU2802

PIY201

PICN301POFREE0PIN00 PICN302 POFREE0PIN01PICN303POFREE0PIN02 PICN304 POFREE0PIN03PICN305POFREE0PIN04 PICN306 POFREE0PIN05PICN307POFREE0PIN06 PICN308 POFREE0PIN07PICN309POFREE0PIN08 PICN3010 POFREE0PIN09PICN3011POFREE0PIN010

PID2501PIR15801

PID2502

PIU27021

PID2601PIR15901

PID2602

PIU27022

PID2701PIR16201

PID2702POLED0TEST00

PID2801PIR16301

PID2802

POLED0TEST01

PID2901PIR16401

PID2902

POLED0TEST02

PID3001PIR16501

PID3002

POLED0TEST03

PID3101PIR16601

PID3102

POLED0TEST04

PID3201PIR16701

PID3202

POLED0TEST05

PID3301PIR16801

PID3302

POLED0TEST06

PID3401PIR16901

PID3402

POLED0TEST07

PID3501PIR17001

PID3502POPROGRAM0RUNNING

PID3601PIR17101

PID3602POB10OK

PID3701PIR17201

PID3702

POB20OK

PID3801PIR17301

PID3802

POB30OK

PID3901PIR17401

PID3902

POB40OK

PID4001PIR17501

PID4002

POB50OK

PIFB9001

PIU2608

PIFB9101

PIU2701

PIFB9202PIU2808

PIC35801

PIJ1101

PIR15602

PIU27019

POVCCPIJ1102

PIU27015

POUSB0D0PIJ1103

PIU27014

POUSB0D0PIJ1104

PIR15102PIU2603 POTEMP0ALERT0

PIR15201 POUSB0TXDPIR15202PIU27030

PIR15301 POUSB0RXDPIR15302PIU2702

PIR15401 POUSB0CTSPIR15402PIU27032

PIR15501 POUSB0DCDPIR15502PIU2708

PIR16001

PIU2807 POCLOCK0CONFIG

PIU2703

PIU2705

PIU2706

PIU2707

PIU2709

PIU27010

PIU27011

PIU27012

PIU27013

PIU27023

PIU27025

PIU27027

PIU27028

PIU27029

PIU27031

PIR15002PIU2601

PIU2805 POPH0SDA

PIR14902

PIU2602

PIU2806 POPH0SCL

POB10OKPOB20OKPOB30OKPOB40OKPOB50OK

POCLOCK0CONFIG

POFREE0PIN00 POFREE0PIN01POFREE0PIN02 POFREE0PIN03POFREE0PIN04 POFREE0PIN05POFREE0PIN06 POFREE0PIN07POFREE0PIN08 POFREE0PIN09POFREE0PIN010

POLED0TEST00POLED0TEST01POLED0TEST02POLED0TEST03POLED0TEST04POLED0TEST05POLED0TEST06POLED0TEST07

POPH0SCLPOPH0SDA

POPROGRAM0RUNNING

POTEMP0ALERT0

POUSB0CTSPOUSB0DCD

POUSB0RXDPOUSB0TXD

POUSB0D0

POVCC

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TRABAJO FIN DE MASTER Diseño de una etapa de amplificación para un sistema de balizas ultrasónicas

MASTER SISTEMAS ELECTRÓNICOS AVANZADOS, SISTEMAS INTELIGENTES Universidad de Alcalá. Departamento de Electrónica

153

9.2 Planos de LayOut

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MASTER SISTEMAS ELECTRÓNICOS AVANZADOS, SISTEMAS INTELIGENTES Universidad de Alcalá. Departamento de Electrónica

179

9.3 Lista de Materiales

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Project

Title

Reference

Revision 0

Date 12/01/2014

Designed A.M.P

Checked

Item Referencia Designator Quantity Value Fabricante Suministrador Part-Number Description

1 502 BT1 1 KEYSTONE RS 430-669 Portapilas PCB

2 CONDENSADOR C1, C5, C37 3 100pF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

3 CONDENSADOR C2 1 22uF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

4 CONDENSADOR C3, C15, C27, C30 4 100uF/50v N/A N/A N/A Condensador de Aluminion

5 CONDENSADOR

C4, C12, C16, C18, C19, C26, C28, C31, C32, C150, C152, C154, C156,

C157, C158, C159, C160, C161, C162, C163, C164, C165, C166, C173,

C175, C177, C179, C181, C182, C183, C184, C185, C186, C189, C192,

C195, C198, C201, C202, C204, C206, C208, C210, C212, C214, C216,

C218, C220, C222, C223, C224, C225, C226, C227, C228, C229, C230,

C231, C232, C233, C304, C305, C308, C309, C316, C317, C318, C319,

C320, C321, C326, C327, C328, C329, C330, C331, C332, C333, C334,

C337, C338, C339, C340, C341, C342, C343, C344, C345, C346, C347,

C348, C352, C353, C360, C363, C366

96 0.1uF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

6 CONDENSADOR C6, C7, C13 3 47uF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

7 CONDENSADOR C8, C10 2 1nF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

8 CONDENSADOR C9, C11, C21 3 10pF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

9 CONDENSADORC14, C29, C50, C51, C65, C78, C79, C92, C93, C106, C107, C120, C121,

C134, C135, C148, C149, C296, C297, C300, C30121 4.7uF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

10 CONDENSADOR C17, C25 2 470nF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

11 CONDENSADOR C20, C34, C35 3 100uF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

12 CONDENSADOR C22, C24 2 470pF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

13 CONDENSADOR C23 1 47pF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

14 CONDENSADOR C33 1 330pF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

15 CONDENSADOR C36 1 2.2nF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

16 CONDENSADOR

C38, C39, C40, C41, C42, C43, C52, C53, C54, C55, C56, C57, C66, C67,

C68, C69, C70, C71, C80, C81, C82, C83, C84, C85, C94, C95, C96, C97,

C98, C99, C108, C109, C110, C111, C112, C113, C122, C123, C124, C125,

C126, C127, C136, C137, C138, C139, C140, C141, C234, C235, C236,

C237, C238, C239, C249, C250, C251, C252, C253, C254, C264, C265,

C266, C267, C268, C269, C279, C280, C281, C282, C283, C284, C302,

C303, C306, C307, C310, C311, C312, C313, C324, C325, C336, C351

84 10nF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

17 CONDENSADOR

C44, C45, C46, C47, C48, C49, C58, C59, C60, C61, C62, C63, C64, C72,

C73, C74, C75, C76, C77, C86, C87, C88, C89, C90, C91, C100, C101,

C102, C103, C104, C105, C114, C115, C116, C117, C118, C119, C128,

C129, C130, C131, C132, C133, C142, C143, C144, C145, C146, C147,

C240, C241, C242, C243, C244, C245, C246, C247, C248, C255, C256,

C257, C258, C259, C260, C261, C262, C263, C270, C271, C272, C273,

C274, C275, C276, C277, C278, C285, C286, C287, C288, C289, C290,

C291, C292, C293

85 47nF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

18 CONDENSADOR

C151, C153, C155, C172, C174, C176, C178, C180, C188, C191, C194,

C197, C200, C203, C205, C207, C209, C211, C213, C215, C217, C219,

C221, C322, C323, C335, C349, C350, C354, C355, C361, C367

32 1uF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

19 CONDENSADORC167, C168, C169, C170, C171, C187, C190, C193, C196, C199, C356,

C358, C359, C36214 0.1uF N/A N/A N/A Condensador de Tantalo

20 CONDENSADOR C294, C295, C298, C299 4 0.47uF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

21 CONDENSADOR C314, C315, C364, C365 4 22pF N/A N/A N/A Condensador Ceramico

22 CONDENSADOR C357 1 1uF N/A N/A N/A Condensador de Tantalo

23 SSW-107-01-G-D CN1 1 N/A SAMTEC RS 765-5685 Conector 7Pines, Hembra, Paso 2,54mm, 2 Filas

24 HFJ11-1G01ERL CN2 1 N/A HALO ELECTRONICS RS 736-9873 Conector Ethernet RJ-45

25 SSW-106-01-G-D CN3 1 N/A SAMTEC RS 765-5663 Conector 6Pines, Hembra, Paso 2,54mm, 2 Filas

26 SMBJ28CA D1 1 N/A ST MICROELECTRONICS RS 486-1685 Diodo TVS 28V

27 LG L29K-G2J1-24D2, D3, D4, D6, D7, D10, D12, D13, D14, D19, D20, D21, D22, D23, D24,

D25, D26, D27, D28, D29, D30, D31, D32, D33, D34, D35, D36, D37, D38,

D39, D40

31 N/A OSRAM RS 665-6028 Led

28 BAT17 D5, D8, D9, D11 4 N/A NXP RS 509-982 Diodo Schottky

29 BZT52C3V3-7-F D15, D16, D17, D18 4 N/A DIODES ZETEX RS 751-3730 Diodo Zener

30 RS F1 1 N/A RS RS 563-700 Fusible

31 BLM21PG220SN1D

FB1, FB4, FB5, FB6, FB7, FB8, FB9, FB10, FB11, FB13, FB14, FB15, FB16,

FB17, FB19, FB20, FB21, FB22, FB23, FB25, FB26, FB27, FB28, FB29,

FB30, FB31, FB32, FB33, FB34, FB35, FB36, FB37, FB38, FB39, FB40,

FB41, FB42, FB43, FB44, FB45, FB46, FB47, FB48, FB49, FB50, FB51,

FB52, FB53, FB54, FB55, FB56, FB57, FB58, FB59, FB60, FB61, FB62,

FB63, FB64, FB65, FB66, FB67, FB68, FB69, FB70, FB71, FB72, FB73,

FB74, FB75, FB76, FB77, FB78, FB79, FB80, FB81, FB82, FB83, FB84,

FB85, FB86, FB87, FB88, FB89, FB90, FB91, FB92

89 N/A Murata RS 724-1539 Ferrita

32 BLM21PG220SN1D FB2, FB3, FB12, FB18, FB24 5 N/A Murata RS 724-1539 Ferrita

33 BNX022-01L FR1, FR2 2 N/A MURATA RS 724-1643 Filtro EMI

34 R56-006-00-002632000 J1, J2, J3, J4, J5, J6, J7, J8, J9, J10 10 N/A RS RS 738-5844 Conector Coaxial

35 DX4R005J91 J11 1 N/A JAE RS 435-645 Conector Micro USB

36 822LY-1R5M L1, L3, L5 3 1.5uH TOKO RS 724-7048 Bobina

37 822LY-1R5M L2 1 1uH TOKO RS 724-7048 Bobina

38 822LY-1R5M L4 1 2.2uH TOKO RS 724-7048 Bobina

39 PX0580/PC/12132 P1 1 N/A BULGIN RS 261-5840 Conector IEC Hembra

40 70553-0037 P2 1 N/A MOLEX RS 670-0879 Conector 3Pines, Hembra, Paso 2,54mm, Acodado

41 RESISTENCIA

R1, R2, R19, R43, R107, R108, R110, R111, R117, R118, R119, R120,

R121, R136, R137, R138, R139, R140, R141, R145, R146, R147, R148,

R151, R156, R160

26 4K7 N/A N/A N/A Resistencia

42 RESISTENCIA R3 1 95.3K N/A N/A N/A Resistencia

43 B72540V300K62 R4, R6, R8 3 N/A EPCOS RS 255-7716 Varistor

44 RESISTENCIA

R5, R11, R12, R16, R17, R22, R26, R27, R28, R29, R30, R162, R163,

R164, R165, R166, R167, R168, R169, R170, R171, R172, R173, R174,

R175

25 1K2 N/A N/A N/A Resistencia

45 RESISTENCIA R7 1 33K N/A N/A N/A Resistencia

46 RESISTENCIA R9, R10 2 30K1 N/A N/A N/A Resistencia

47 RESISTENCIA R13, R14 2 13K N/A N/A N/A Resistencia

48 RESISTENCIA R15 1 24K9 N/A N/A N/A Resistencia

49 RESISTENCIA R18, R23 2 8K N/A N/A N/A Resistencia

50 RESISTENCIA R20 1 61.9K N/A N/A N/A Resistencia

51 RESISTENCIA R21, R157 2 10K N/A N/A N/A Resistencia

52 RESISTENCIA R24, R25 2 40K2 N/A N/A N/A Resistencia

53 RESISTENCIA R31 1 5K1 N/A N/A N/A Resistencia

54 RESISTENCIA R32 1 309K N/A N/A N/A Resistencia

55 RESISTENCIAR33, R34, R35, R48, R49, R50, R51, R52, R53, R54, R55, R56, R57, R58,

R59, R60, R61, R62, R63, R64, R65, R66, R67, R6824 1K8 N/A N/A N/A Resistencia

56 RESISTENCIA R36, R37, R42, R47 4 200 N/A N/A N/A Resistencia

57 RESISTENCIAR38, R39, R40, R41, R105, R106, R109, R112, R152, R153, R154, R155,

R16113 100 N/A N/A N/A Resistencia

58 RESISTENCIA R44, R45, R142, R143, R144, R149, R150 7 3K3 N/A N/A N/A Resistencia

59 RESISTENCIA R46 1 1K N/A N/A N/A Resistencia

60 RESISTENCIA

R69, R70, R71, R72, R73, R74, R75, R76, R77, R78, R79, R80, R81, R82,

R83, R84, R85, R86, R87, R88, R89, R90, R91, R92, R93, R94, R95, R96,

R97, R98, R99, R100, R101, R102, R103, R104

36 49K9 N/A N/A N/A Resistencia

61 RESISTENCIA R113, R114, R115, R116 4 20K N/A N/A N/A Resistencia

62 RESISTENCIA R122, R123, R124, R125, R126, R127, R128, R129 8 47 N/A N/A N/A Resistencia

63 RESISTENCIA R130, R131, R132, R133, R134, R135 6 150 N/A N/A N/A Resistencia

64 RESISTENCIA R158, R159 2 470 N/A N/A N/A Resistencia

65 TOP 100-124 U1 1 N/A TRACOPOW ER RS 665-5741 Conversor AC-DC

66 LTC3546IUFD#PBF U2 1 N/A LINEAR TECHNOLOGY RS 761-9456 Regulador de Voltage

67 THN 15-2411 U3 1 N/A TRACO POW ER RS 438-351 Conversor DC-DC

68 LT3501EFE#PBF U4 1 N/A LINEAR TECHNOLOGY RS 423-620 Regulador de Voltage

69 TEN 60-2412 U5 1 N/A TRACOPOW ER RS 168-951 Conversor DC-DC

70 LTC3413EFE#PBF U6 1 N/A LINEAR TECHNOLOGY RS 786-9929 Regulador de Voltage

71 N25Q128A13ESE40F U7, U9 2 N/A MICRON RS 735-0125 Memoria Flash 128Mb

72 XC6SLX45-2CSG324C U8 1 N/A XILINX FARNELL 1762496 FPGA Spartan 6

73 SG-8002JF-MPT U10 1 40MHz EPSON DIGIKEY SG-8002JF-PHM-ND Oscilador

74 XCF04SVOG20C U11 1 N/A XILINX RS 626-0961 Memoria PROM de Configuracion

75 MAX9703ETJ+ U12, U13, U16, U18, U20 5 N/A MAXIM RS 786-1332 Amplificador de Potencia

76 AD5531BRUZ U14, U15, U17, U19, U21 5 N/A ANALOG DEVICES RS 497-0802 Conversor Digital Analogico

77 MT47H64M16HR-3:H U22, U23 2 N/A MICRON RS 708-1116 Memoria DDR2

78 88E1111-B2-RCJ1C000 U24 1 N/A MARVELL AVNET 5A991.B.1 Transmisor/Receptor Ethernet

79 MRF24WB0MA/RM U25 1 N/A MICROCHIP RS 737-9811 Transmisor/Receptor W ifi

80 TCN75AVOA U26 1 N/A MICROCHIP RS 738-6014 Sensor de Temperatura

81 FT232RQ U27 1 N/A FTDI RS 730-0168 Conversor USB a UART

82 MCP79410-I/MS U28 1 N/A MICROCHIP RS 723-4749 Reloj Calendario

83 FOXSDLF/100-20 Y1, Y2 2 10Mhz FOX RS 547-6468 Oscilador de Crystal

BILL OF MATERIALSPOSITION CONTROL UT

LISTA DE MATERIALES