10 consejos de diseño de circuitos que todo diseñador debe conocer: 12 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

El diseño de circuitos puede ser bastante abrumador, ya que las cosas en realidad serán muy diferentes de lo que leemos en los libros. Es bastante obvio que si necesita ser bueno en el diseño de circuitos, debe comprender cada componente y practicar bastante. Pero hay toneladas de consejos que los diseñadores deben conocer para diseñar circuitos que sean óptimos y funcionen de manera eficiente.

He hecho todo lo posible para explicar estos consejos en este Instructable, sin embargo, para algunos consejos, es posible que necesite un poco más de explicación para entenderlo mejor. Para ese propósito, he agregado más recursos de lectura en casi todos los consejos a continuación. Entonces, en caso de que necesite un poco más de aclaración, consulte el enlace o publíquelos en el cuadro de comentarios a continuación. Me aseguraré de explicarle lo mejor que pueda.

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Paso 1:10 CONSEJOS EN UN VIDEO

He logrado hacer un video de 9 minutos explicando todos estos consejos. Para aquellos que no están demasiado interesados en leer artículos extensos, les sugiero que tomen una ruta rápida y espero que les guste:)

Paso 2: UTILIZAR CONDENSADORES DE ACOPLAMIENTO Y DESACOPLAMIENTO:

Los capacitores son ampliamente conocidos por sus propiedades de sincronización, sin embargo, el filtrado es otra propiedad importante de este componente que ha sido utilizada por los diseñadores de circuitos. Si no está familiarizado con los condensadores, le sugiero que lea esta guía completa sobre condensadores y cómo usarla en circuitos.

CONDENSADORES DESACOPLADORES:

Las fuentes de alimentación son realmente inestables, siempre debe tenerlo en cuenta. Cada fuente de alimentación cuando se trata de una vida práctica no será estable y, a menudo, la tensión de salida obtenida fluctuará al menos en unos pocos cientos de milivoltios. A menudo no podemos permitir este tipo de fluctuaciones de voltaje mientras alimentamos nuestro circuito. Debido a que las fluctuaciones de voltaje pueden hacer que el circuito se comporte mal y especialmente cuando se trata de placas de microcontroladores, existe incluso el riesgo de que la MCU omita una instrucción, lo que puede resultar en resultados devastadores.

Para superar esto, los diseñadores agregarán un condensador en paralelo y cerca de la fuente de alimentación mientras diseñan el circuito. Si sabe cómo funciona el condensador, lo sabrá, al hacerlo, este condensador comenzará a cargarse desde la fuente de alimentación hasta que alcance el nivel de VCC. Una vez que se alcanza el nivel de Vcc, la corriente ya no pasará por la tapa y dejará de cargarse. El capacitor mantendrá esta carga hasta que haya una caída en el voltaje de la fuente de alimentación. Cuando el voltaje proviene de la fuente, el voltaje a través de las placas de un capacitor no cambiará instantáneamente. En este instante, el condensador compensará inmediatamente la caída de voltaje de la fuente proporcionando corriente de sí mismo.

De manera similar, cuando el voltaje fluctúa, se crea un pico de voltaje en la salida. El condensador comenzará a cargarse con respecto al pico y luego se descargará mientras mantiene el voltaje constante, por lo que el pico no alcanzará el chip digital, lo que garantiza un funcionamiento estable.

CONDENSADORES DE ACOPLAMIENTO:

Estos son condensadores que se utilizan ampliamente en circuitos amplificadores. A diferencia de los condensadores de desacoplamiento, estará en el camino de una señal entrante. Asimismo, el papel de estos condensadores es todo lo contrario al de desacoplamiento en un circuito. Los condensadores de acoplamiento bloquean el ruido de baja frecuencia o el elemento de CC en una señal. Esto se basa en el hecho de que la corriente continua no puede pasar a través de un condensador.

El condensador de desacoplamiento se utiliza en gran medida en amplificadores, ya que frenará el ruido de CC o de baja frecuencia en la señal y permitirá solo señales utilizables de alta frecuencia a través de él. Aunque el rango de frecuencia de frenar la señal depende del valor del capacitor, ya que la reactancia de un capacitor varía para diferentes rangos de frecuencia. Puede elegir el condensador que se adapte a sus necesidades.

Cuanto mayor sea la frecuencia que necesita para permitir el paso de su condensador, menor debería ser el valor de capacitancia de su condensador. Por ejemplo, para permitir una señal de 100Hz, el valor de su condensador debe estar en algún lugar alrededor de 10uF, sin embargo, para permitir una señal de 10Khz, 10nF funcionará. Nuevamente, esto es solo una estimación aproximada de los valores límite y debe calcular la reactancia para su señal de frecuencia usando la fórmula 1 / (2 * Pi * f * c) y elegir el capacitor que ofrezca la menor reactancia a su señal deseada.

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Paso 3: UTILIZAR RESISTENCIAS DE TIRAR HACIA ARRIBA Y HACIA ABAJO:

“El estado flotante siempre debe evitarse”, a menudo escuchamos esto cuando diseñamos circuitos digitales. Y es una regla de oro que debe seguir al diseñar algo que involucre interruptores y circuitos integrados digitales. Todos los circuitos integrados digitales funcionan en un cierto nivel lógico y hay muchas familias lógicas. De estos TTL y CMOS son bastante conocidos.

Estos niveles lógicos determinan el voltaje de entrada en un IC digital para interpretarlo como 1 o 0. Por ejemplo, con + 5V como Vcc, el nivel de voltaje de 5 a 2.8v se interpretará como Lógica 1 y se interpretará de 0 a 0.8v como Lógica 0. Todo lo que esté dentro de este rango de voltaje de 0.9 a 2.7v será una región indeterminada y el chip interpretará como un 0 o como un 1 que realmente no podemos decir.

Para evitar el escenario anterior, usamos resistencias para fijar el voltaje en los pines de entrada. Tire de las resistencias para fijar el voltaje cerca de Vcc (existe una caída de voltaje debido al flujo de corriente) y baje las resistencias para acercar el voltaje a los pines GND. De esta forma se puede evitar el estado flotante en las entradas, evitando así que nuestros circuitos integrados digitales se comporten incorrectamente.

Como dije, estas resistencias pull up y pull down serán útiles para microcontroladores y chips digitales, pero tenga en cuenta que muchos MCU modernos están equipados con resistencias Pull up y pull down internas que se pueden activar usando el código. Por lo tanto, puede verificar esto en la hoja de datos y elegir usar o eliminar las resistencias de subida / bajada en consecuencia.

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