Interferencias electromagnéticas en sistemas electrónicos / Joseph Balcells Sendra ... [y otros]

CONTENIDO
PARTE I. EL PROBLEMA DE LAS INTERFERENCIAS ELECTROMAGNETICAS
1. Introducción al problema de las interferencias 3
Introducción 3
Definiciones de compatibilidad y susceptibilidad 4
Fuentes, acoplamientos y receptores de interferencias 7
Tipos de interferencias 8
Métodos generales de solución 9
Normativa 11
Instrumentación y medidas 12
2. Fuentes de interferencia (I): Imperfecciones en componentes pasivos 15
Introducción 15
Resistencias 15
Condensadores 17
Inductores 19
Núcleos de ferrita 21
Transformadores 22
Conductores 23
Cables 25
Circuitos , impresos 27
3. Fuentes de interferencia (II): Transitorios, conmutaciones y descargas 29
Introducción 29
Transitorios de conmutación en circuitos R, L, C 29
Fenómenos no lineales en contactos: rebotes y arcos 32
Conmutadores estáticos 34
Representaciones temporales y frecuenciales de las perturbaciones 34
Perturbaciones e imperfecciones de la red 37
Descargas atmosféricas 41
Impulsos electromagnéticos 42
Interferencias electromagnéticas de origen mecánico 42
Otras fuentes de interferencia 43
4. Acoplamientos de las interferencias 45
Introducción 45
Acoplamientos por conducción (impedancia común). Bucles de masa 45
Acoplamiento capacitivo o eléctrico 49
Acoplamiento inductivo o magnético 54
Acoplamiento electromagnético o por radiación EM 56
5. Susceptibilidad de componentes y circuitos electrónicos 59
Introducción 59
Efectos de las interferencias de entrada en circuitos integrados analógicos 59
Efectos de las interferencias de entrada en circuitos integrados digitales 63
Susceptibilidad de los circuitos integrados analógicos a las interferencias en la alimentación 66
Susceptibilidad de los circuitos integrados digitales a las interferencias en la alimentación 68
6. Descargas electrostáticas en semiconductores 71
Introducción 71
Generación de cargas electrostáticas 71
Modelos de descarga electrostática 74
Daños en componentes por descargas electrostáticas 77
Materiales y equipos de protección 78
Programa de protección 79
PARTE II. SOLUCIONES AL PROBLEMA DE LAS INTERFERENCIAS
7. Blindajes o pantallas 85
Introducción 85
La efectividad de los blindajes 86
Pérdidas por absorción 87
Pérdidas por reflexión 89
Blindajes contra el acoplamiento capacitivo (eléctrico) 92
Blindajes contra el acoplamiento inductivo (magnético) 93
Blindajes contra el acoplamiento por radiofrecuencia 93
Las descargas electrostáticas y los blindajes 94
Efecto de las aperturas en los blindajes 95
Comparación de materiales 97
Otras técnicas de apantallado 97
El blindaje de los cables apantallados 101
Selección de cables apantallados 104
8. Masas y tierras 109
Introducción 109
La toma de tierra y la masa 109
La toma de tierra de seguridad 110
La masa en las señales de baja y alta frecuencia 112
Masa centralizada: conexión en serie 113
Masa centralizada: conexión en paralelo 113
Masa distribuida 114
Masas hibridas 114
La conexión a masa de los cables blindados 115
Comparación entre varias conexiones de cables blindados 116
Puesta a masa de subsistemas 117
9. Equilibrado y medidas diferenciales 125
Introducción 125
Medidas unipolares 126
Medidas flotantes 127
Medidas diferenciales 129
Líneas de transmisión unipolares 130
Líneas de transmisión diferenciales 131
10. Aislamiento. Métodos magnéticos y ópticos 135
Introducción 135
Métodos magnéticos 136
Transformadores de aislamiento 137
Métodos ópticos para el aislamiento de señales 139
Optoacopladores 141
Aislamiento mediante condensador 141
Otros métodos de aislamiento 142
Instrumentos con guarda 143
Circuitos de guarda 144
11. Filtrado (I): técnicas de desacoplamiento y distribución de alimentación 145
Introducción 145
Reducción de la inductancia 145
Características de la fuente de alimentación 149
Impedancia de una pista y de un plano de masa en una tarjeta de circuito impreso 150
Distribución de las líneas de alimentación 152
El condensador de desacoplamiento 155
Desacoplamiento a distintos niveles 159
Localización de componentes 160
Comparación de las familias lógicas frente al desacoplamiento y la radiación 162
Desacoplamiento en circuitos analógicos 164
12. Filtrado (II): filtros antiparasitarios y otras tecnicas 169
Introducción 169
Función de transferencia de los f1ltros 169
Adaptación de impedancias fuente - filtro - carga 171
Filtros de red 174
Filtros de salida en fuentes de alimentación 177
Filtros para líneas de datos y control 179
Conectores para EMC 179
Filtrado mediante técnicas de software 180
13. Protección de contactos y relés 183
Introducción 183
Protección de contactos 184
Protección de cargas resistivas 185
Protección de cargas capacitivas 187
Protección de cargas inductivas 187
Limitación de sobretensiones en bobinas de relés 191
Protección de relés de estado sólido 193
14. Protección contra descargas atmosféricas y otras sobretensiones 197
Introducción 197
Origen de las sobretensiones 198
Características de las descargas atmosféricas 199
Daños y efectos en equipos no protegidos 201
Tomas de tierra de protección 210
Protecciones primarias 212
Limitadores de sobretensión 215
Circuitos de protección secundaria y terciaria 221
PARTE II. APLICACIONES
15. Interferencias electromagnéticas en subsistemas analógicos 231
Introducción 231
Amplificadores diferenciales y de instrumentación 231
Amplificadores de aislamiento 234
Amplificadores de alterna 236
Derivas y ruido en componentes pasivos 238
Derivas y ruido en componentes activos 239
Fuerzas termo electromotrices 240
Aplicación: puentes de transductores resistivos 241
Aplicación: puentes de transductores capacitivos 242
Aplicación: amplificadores para terrnopares 243
Aplicación: amplificadores para fotodiodos 244
Protecciones de entrada y salida 245
Diseño de circuitos impresos para sistemas analógicos 247
16. Interferencias electromagnéticas en subsistemas digitales 251
Introducción 251
Diafonía en tarjetas de circuito impreso 251
La diafonía y las familias lógicas 262
Interferencias radiadas en tarjetas de circuito impreso 264
Diseño de tarjetas de circuito impreso 266
Conexiones E/S 270
Supresión de rebotes en contactos 275
Distribución de la alimentación en la instalación de equipos informáticos 276
17. Interferencias electromagnéticas en instalaciones de potencia 283
Introducción 283
Clasificación de señales y ambientes 283
Red de alimentación en equipos e instalaciones 283
EMC en convertidores estáticos 288
EMC en convertidores de conmutación asistida por red 289
EMC en convertidores de conmutación forzada 291
EMC en convertidores de conmutación resonante 291
EMI en algunos tipos de cargas industriales y domésticas 292
EMC en instalaciones de alta tensión 293
EMC en grandes instalaciones 294
EMC en automóviles y sistemas de ignición por chispa 299
18. Interferencias electromagnéticas en fuentes de alimentación 303
Introducción 303
Generadores, cargas e interruptores 304
El transistor en conmutación y las EMI 306
El comportamiento de los diodos y las EMI 306
Los transformadores de las fuentes conmutadas y las EMI 310
Generación de interferencias en las fuentes conmutadas 310
Técnicas de supresión de los dv/dt y los di/dt 314
La conexión y desconexión de las fuentes conmutadas 316
Las redes de ayuda a la conmutación 316
Los filtros en las fuentes conmutadas 321
La carcasa y la disposición de componentes 322
Susceptibilidad de las fuentes de alimentación conmutadas 324
Interferencias en fuentes de alimentación lineales 326
PARTE V. NORMAS Y MEDIDAS
19. Normativa 333
Introducción 333
Normas y reglamentos. Certificación y homologación 333
Organismos relacionados con la EMC 334
Normas relativas a EMC 336
Normas y HD de CENELEC relativos a EMC 336
Normas IEC relativas a EMC 337
Normas UNE relativas a EMC 338
Normas VDE relativas a EMC 339
Normas FCC 340
Normas militares relativas a EMC 340
Directivas europeas sobre EMC 341
Disposiciones reglamentarias en España 342
Otras normas relativas a EMC 342
20. Instrumentos de simulación y medida de interferencias 345
Introducción 345
Esquema general de simulación y medidas de EMC 345
Medida de interferencias 345
Resumen de métodos de ensayo de EMI 348
Instrumentos de medida de EMI 350
Empleo del analizador de espectros para medidas EMI 352
Redes de estabilización de impedancias (LISN) 352
Antenas 353
Sondas de absorción 355
Simuladores de perturbaciones 355
Simulación de interferencias radiadas 357
Generadores de descargas electrostáticas (IEC 801-2) 358
APENDICE
Apéndice 1. El campo eléctrico 361
Apéndice 2. El campo magnético 375
Apéndice 3. Radiación de energía electromagnética 389
Apéndice 4. El decibelio 395
Apéndice 5. Resumen de métodos generales de reducción de interferencias electromagnéticas 397
Apéndice 6. Unidades de medida relacionadas con las interferencias 405
Glosario 407
Indice alfabético 415
Los autores 421