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Grado en Ingeniería de Tecnologías de la Telecomunicación
Curso 4º
Jorge Del Águila Hinojosa con D.N.I. 77449005.
Asignatura de Tecnología De Circuitos Impresos.
Ejercicio HOT BED
1. Objetivos:
El objetivo del siguiente ejercicio que se va a estudiar es el cálculo de la resistencia equivalente que se ven entre dos terminales de la siguiente PCB que nos dan de ejemplo, la cual es la siguiente:
Figure 1 HOT BED
Como nos dice el enunciado disponemos de pistas de grosores de 17.5 y 35 μm, y estamos alimentando la placa a 12V; con estos datos que nos dan ya podemos resolver lo que nos piden.
2. Análisis:
Como sabemos la resistencia de un medio conductor viene dada por la siguiente expresión:
𝑅 = ϼ ∗𝐿
𝑆
La resistividad el cobre está normalizada y es 0.0171 Ohm · mm²/m.
Como se puede ver en la imagen que previamente hemos adjuntado nuestros terminales de la PCB empiezan con unas líneas muy gruesas que posteriormente se van dividiendo en líneas más finas esto se debe a que si vemos la placa como un circuito eléctrico compuesto por resistencias lo que vemos es lo siguinte:
Figure 3 Circuito eléctrico teórico
Figure 2 R1 Figure 4 R2
El hecho que se pongan estas resistencias en paralelo es que si en el caso que alguna de estas fallase la cama aun seguiría funcionando al estar en paralelo.
Podemos analizar el grosor de las pistas y el ancho mediante ALTIUM como se puede observar en la siguiente imagen:
Figure 7 Dimensiones de las pistas
Figure 6 R3 Figure 5 R4
Con la información obtenida podemos obtener la superficie (para los dos casos) aplicando simplemente la siguiente ecuación:
S=Base*altura=grosor*Width
S(17.5 μm)= 19250 (μm)^2
S(35 μm)= 38500 (μm)^2
La longitud total de cada una de las resistencias será 39(número de pistas por resistencias) por la longitud de una pista solo obtiendo un valor de:
L=7.757m
Por lo tanto como las 4 resistencias son iguales, las resistencias equivalentes en cada caso son (aplicando la ecuación previamente vista):
R1=R2=R3=R4=6.89Ω para el caso del grosor 17.5 μm
R1=R2=R3=R4=3.44Ω para el caso del grosor 35 μm
Por lo tanto la resistencia equivalente entre los terminales la podemos calcular simplemente como el paralelo de las cuatro resistencias y posteriormente calcular la intensidad como tensión aplicada entre resistencia equivalente total:
Req= 1.725Ω y por lo tanto la intensidad I=6.95A para grosor 17.5 μm.
Req= 0.688Ω y por lo tanto la intensidad I=17.44A para grosor 17.5 μm.
Grado en Ingeniería de Tecnologías de la Telecomunicación
Curso 4º
Jorge Del Águila Hinojosa con D.N.I. 77449005.
Asignatura de Tecnología De Circuitos Impresos.
Ejercicio amplificador
1. Objetivos:
Los objetivos del ejercicio propuesto es evaluar diferentes tipos de amplificadores operacionales hasta encontrar el que cumpla nuestras especificaciones:
Los datos de los que disponemos son los siguientes:
Datos:
Vout(Vin->0.1)=1V;
Vout(Vin->1)=6V;
VCC= 10V( alimentación de 0 a 10V);
RL=100 ohms (Io=60 mA); 5% de tolerancia.
Amplificadores disponibles
uA741 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ua741.pdf
TL082 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl082.pdf
LM358 http://www.ti.com/lit/ds/slos068v/slos068v.pdf
TLC272 http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-
pdf/view/28863/TI/TLC272.html
TLV2472 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tlv2472.pdf
2. Resolución
Para resolver este problemas lo que tenemos que ver primero son las especificaciones de los
diferentes integrados que podemos usar para ver si cumplen nuestras especificaciones.
Por lo tanto mirando en los datasheet de cada uno de los componentes podemos reunir la
siguiente información.
Ilustración 1 Características UA741
uA741
No lo podemos usar ya que la máxima corriente de salida que puede proporcionar el
amplificador es de 40 mA y nosotros necesitamos como mínimo 6/(100-100*0.05)= 63
mA.
Esta información viene dada de la siguiente forma en el datasheet:
TL082
No podemos usarlo ya que tampoco llegamos a las especificaciones de corriente que
nos pide ya que como mucho el integrado nos puede proporcionar 2.8 mA.
Esta información la podemos verificar en el datasheet del componente:
TLC272
No podemos usarlo ya que tampoco llegamos a las especificaciones de corriente que
nos pide ya que como máximo puede dar el integrado 30 mA.
Ilustración 2 Caractrística TL082
Ilustración 3 Características TLC272
TLV2472
Directamente no lo podríamos usar ya que no podemos trabajar con él a una tensión
de alimentación de 10V ya que superamos el máximo que este soporta como se puede
ver a continuación.
Lm 358
Cumple nuestras especificaciones ya que nuestra corriente de salida es de 60 mA
ahora solo hace falta realizar la realimentación para lograr las tensiones de salida que
queremos.
Como hemos visto según las especificaciones solo un integrado cumple nuestros requisitos
de corriente de salida máxima pero ahora mediante simulación vamos a comprobar el
correcto funcionamiento de nuestro circuito en todo nuestro rango de trabajo nuestros
circuitos de análisis son los siguientes(usamos valores comerciales de resistencias como nos
piden, nos situamos en el peor caso que sean un 5% más grandes):
Ilustración 5 Características LM358
Ilustración 6 Situación 1 (Vin=0.1V)
Como se puede ver en la ilustración 8 nuestro amplificador no nos puede aportar 6V a la
salida por lo tanto ninguno de los amplificadores que nos dan son válidos para el diseño
que nos piden.
Si tuviéramos que ver el análisis de nuestro amplificador en su rango máximo de entrada
para ser su comportamiento quedaría de la siguiente forma:
Como se puede observar nuestro circuito tiene un buen comportamiento en este sentido; pero no cumplimos las condiciones
Ilustración 7 Situación 2 (Vin=1V)
Ilustración 8 SLEW RATE CIRCUITO
Grado en Ingeniería de Tecnologías de la Telecomunicación
Curso 4º
Jorge Del Águila Hinojosa con D.N.I. 77449005.
Asignatura de Tecnología De Circuitos Impresos.
Práctica simulación del oscilador mediante Altium
1. Objetivos:
El objetivo de la presente práctica es el estudio de un oscilador de topología Colpitt, para ello usaremos la herramienta de simulación de Altium, pero previamente haremos un estudio teórico del circuito.
2. Análisis teórico:
El circuito que debemos estudiar es el siguiente:
Ilustración 1 Colpitts con BJT VDC=3.3
Vamos analizar este circuito idealmente si meternos con las no idealidades cosa que veremos luego en la simulación:
Como ya sabemos la frecuencia de oscilación del circuito al tratarse de una topología Colpitts viene dada por la siguiente expresión:
𝜔 = √1
𝐿1∗ (
1
𝐶2+
1
𝐶3)
Donde los condensadores y bobinas descritas son las siguientes:
L1=L4
C2=C6||C8;
C3=C10
Pero como se ha dicho previamente no estamos teniendo en cuenta las no idealidades de nuestro circuito (bobinas parásitas y efectos no deseados) por ello vamos a realizar una simulación de nuestro circuito para ver lo que pasa para los diversos casos que se nos presentan.
3. Análisis mediante simulación:
El circuito de estudio es el que se ha presentado en el apartado de análisis, lo que nos piden es lo siguiente:
1. Obtener la frecuencia de oscilación
Si simulamos nuestro circuito y obtenemos la función de la salida obtenemos lo siguiente:
Ilustración 2 Frecuencia Oscilación Ideal
Podemos calcular la frecuencia de oscilación haciendo la diferencia entre nuestros dos marcadores y haciendo la diferencia de estos, obteniendo los siguientes resultados:
𝑇 = 998.48 − 997.49 = 0.99𝑢𝑆
𝑓 =1
𝑇= 1.010𝑀𝐻𝑧
2. Nueva frecuencia de oscilación teniendo en cuenta la inductancia de los dos cables.
El circuito de estudio en este caso es el siguiente:
Ilustración 3 Circuito con inductancias parásitas
Y la nueva frecuencia de oscilación que obtenemos es la siguiente:
Ilustración 4 Frecuencia de Oscilación Con Inductancias de los cables
Como podemos observar ha variado la frecuencia de oscilación, si calculamos el nuevo valor:
𝑇 = 996.78 − 995.81 = 0.971𝑢𝑆
𝑓 =1
𝑇= 1.030𝑀𝐻𝑧
Como se puede ver al introducir las dos inductancias producidas hemos
aumentando un poco la frecuencia cosa que puede hacer que nuestro circuito no funcione como deseamos.
3. Obtener longitud de cables de diámetro 24 AWG que representan 1 uH.
Ahora se nos pide calcular la longitud que tiene que tener el cable de conexión para producir la inductancia parásita con la que estamos trabajando, para ello vamos a usar la siguiente expresión para obtener la longitud a partir de la inductancia parásita:
Ilustración 5 Ecuación que relaciona diámetro e inductancia
Nos piden que calculemos la longitud con un cable de 24 AWG que traducido en cm significa un cable de 0.05106 cm, si despejamos de la ecuación obtenemos la siguiente longitud de cable (tenemos que tener en cuenta que es una ecuación que tenemos que resolver con métodos numéricos):
𝐿 = 0.022 𝑐𝑚
4. Añadir un elemento circuital que permita restituir la frecuencia de resonancia.
El elemento circuital que disminuye la frecuencia de oscilación es un condensador que lo introduciremos de la siguiente manera:
Ilustración 6 Corrección de frecuencia
La variación que produce introducir este elemento en nuestro circuito lo podemos ver en el siguiente ejemplo:
Ilustración 7 Explicación de la reducción de frecuencia
