Solicitud al ingeniero de aplicaciones-9: Seminarios y asistencia

Seminarios y apoyo

Q ¿Son el rendimiento, la calidad, la fiabilidad, el precio y la disponibilidad las únicas consideraciones importantes a la hora de seleccionar los productos que se utilizarán en las partes críticas de mis diseños?

A. Hay otra: el apoyo. La asistencia de un fabricante puede ser un factor importante para acortar el ciclo de diseño y acercarse a la selección óptima de la pieza, pero sólo si la aprovechas. Utilizarlo puede significar la diferencia entre llevar tu producto al mercado a tiempo o perder la ventaja y la ventana de mercado a favor de tus competidores.

Q ¿Qué quieres decir con apoyo?

A. En Analog Devices, significa básicamente apoyo al diseñador. Entre sus componentes se encuentran :

• (principalmente) libre literatura y software [for example, accurate and comprehensive data sheets, data books, selection guides, tutorial and technical reference books, application notes and guides, SPICE models and other useful disk-based material, and serial publications such as Analog Dialogue and DSPatch]
• consejos y información de nuestros ingenieros de aplicaciones, por teléfono y sobre el terreno, para discutir las ventajas técnicas, los inconvenientes, los beneficios y los riesgos de utilizar nuestros productos para resolver tus problemas de diseño y para elegir el producto adecuado entre las muchas opciones disponibles
• muestras y evaluación a nuestros ingenieros de ventas y de aplicaciones para que prueben nuevos productos, especialmente los que están a la vanguardia de la tecnología, y
• seminariostutoriales prácticos sobre diversos aspectos del procesamiento de señales analógicas, digitales y mixtas.

Q Esto parece un plato bastante lleno. ¿Qué te aporta?

A. Somos realmente muy pragmáticos. Los productos que fabricamos son, la mayoría de las veces, de última generación y a menudo superan los conocimientos de los ingenieros que se beneficiarán de su aplicación. A Analog Devices le interesa ayudar a estos ingenieros a aprender cómo y por qué aplicar estos productos.

Hoy, los diseñadores se encuentran en una encrucijada y necesitan nuevas formas de orientación. La combinación única de las capacidades de diseño de componentes, proceso e integración funcional de Analog Devices, nuestra capacidad largamente cultivada de combinar funciones analógicas y digitales en un solo chip, nuestros 25 años de experiencia ayudando a los diseñadores a resolver los problemas únicos de la transición entre los mundos analógico y digital, y ahora nuestras contribuciones únicas al procesamiento digital de señales, nos sitúan a la vanguardia de una revolución en el diseño de sistemas.

La integración de estas capacidades es evidente tanto en los productos como en la capacidad de proporcionar apoyo a los clientes que los utilizan para abordar toda la cadena de acondicionamiento de la señal. La cadena empieza y termina con la señal analógica, para acondicionarla, convertirla, procesarla en el dominio digital y volver a convertir el resultado en analógico. El entorno físico y eléctrico suele ser hostil a las señales, y hay muchos elementos (a menudo muy sutiles) que el diseñador debe tener en cuenta. Estamos en una posición única para ayudar a los ingenieros de tecnología de procesamiento de señales analógicas y "mixtas".

Q Me encantaría asistir a un verdadero seminario sobre este tema. ¿Estás planeando una?

A. Nos has leído la mente. Cada año, Analog Devices patrocina un curso técnico de un día de duración titulado "El futuro de los medios digitales"[. . . subject . . .] Seminario" Presentado por los ingenieros de aplicaciones de Analog Devices, está diseñado para ayudar a los diseñadores analógicos y digitales a resolver los aspectos más difíciles del procesamiento de señales analógicas y digitales. El seminario combina conceptos fundamentales, teoría avanzada y aplicación práctica. Los lectores que han asistido a los seminarios de Analog Devices saben que ésta no será una "presentación de productos" (pero, por supuesto, nuestros debates sobre la aplicación práctica tendrán en cuenta las características de los dispositivos que mejor conocemos).

Q ¿Cuándo? ¿Dónde? ¿Cuántos?

A. Los seminarios, ampliamente publicitados, se imparten en varios lugares de Estados Unidos y de otras partes del mundo, y luego se ofrecen partes a otros grupos cuando surge la oportunidad. El coste mínimo incluye el almuerzo y todos los materiales, incluido un cuaderno de notas de 500 páginas. Estos libros forman una biblioteca que se puede adquirir. Para inscribirse u obtener más información, visita analog.com. Esta es una gran oportunidad para obtener una visión general del soporte de Analog Devices.

Q ¿Qué libros del seminario están disponibles?

A. Pensaba que nunca lo preguntarías. Aquí están los los más recientes hasta 1996:

• Técnicas de diseño de alta velocidad (1996)
• Técnicas prácticas de diseño analógico (1995)
• Seminario sobre diseño lineal (1994)
• Guía de aplicación del sistema (1993)
• Guía de aplicación del amplificador (1992)
• Seminario de diseño de señales mixtas (1991)

Varios temas

Q Háblame del desacoplamiento de la fuente de alimentación.

A. Todos los circuitos integrados analógicos de precisión, incluso los de baja frecuencia, contienen transistores con frecuencias de corte de cientos de MHz, por lo que sus fuentes de alimentación deben estar desacopladas del retorno de tierra de alta frecuencia, lo más cerca posible del CI para evitar una posible inestabilidad a frecuencias muy altas. Los condensadores utilizados para este desacoplamiento deben tener una baja autoinductancia y sus cables deben ser lo más cortos posible (los condensadores de chip cerámico montados en superficie de 10 a 100 nF son ideales, pero los chips cerámicos con plomo suelen ser muy eficaces si la longitud del cable se mantiene por debajo de 2 mm (véase la figura de la página siguiente).

El desacoplamiento de baja frecuencia también es importante, ya que el PSR (rechazo de la fuente de alimentación) se especifica normalmente en cc y se deteriora significativamente al aumentar las frecuencias de ondulación de la fuente de alimentación. En algunas aplicaciones de alta ganancia, la retroalimentación a través de la impedancia común de la fuente de alimentación puede provocar una inestabilidad de baja frecuencia ("motorboating"). Sin embargo, el desacoplamiento de baja frecuencia en cada CI no suele ser necesario.

El desacoplamiento de la fuente de alimentación hace algo más que evitar la inestabilidad. Un op-amp es un cuatro terminales (al menos), ya que debe haber una vía de retorno tanto para las señales de entrada como para el circuito de salida. Es habitual considerar el terminal común de las dos alimentaciones de los amplificadores operacionales (en el caso de los amplificadores operacionales que utilizan alimentaciones +) como la vía de retorno de la señal de salida, pero en realidad una de las alimentaciones será la vía de retorno de facto a frecuencias más altas, y el desacoplamiento del terminal de alimentación del amplificador para esta alimentación debe tener en cuenta tanto la necesidad de un desacoplamiento normal a alta frecuencia como el encaminamiento de la masa de salida.*

Q En "Pregunta al ingeniero de aplicaciones", siempre describes el comportamiento no ideal de los circuitos integrados. Debe ser un alivio utilizar un componente sencillo como una resistencia y saber que tienes un componente casi ideal.

A. Sólo me gustaría que una resistencia fuera un componente ideal, y que este pequeño cilindro con trozos de alambre se comportara como una resistencia pura. Las resistencias reales también contienen componentes de resistencia imaginaria, es decir, son reactivas. La mayoría de las resistencias tienen una pequeña capacitancia, normalmente de 1 a 3 pF, en paralelo con su resistencia, aunque algunos tipos de resistencias de película, que tienen una ranura en espiral cortada en su película resistiva, pueden ser inductivas, con inductancias de decenas o cientos de nH.

Por supuesto, las resistencias de alambre suelen ser inductivas y no capacitivas (al menos a bajas frecuencias). Al fin y al cabo, están formados por una bobina de cable. Es habitual que las resistencias de alambre tengan inductancias de varios microhenrios o decenas de microhenrios, e incluso las llamadas resistencias de alambre "no inductivas", que constan de N/2 vueltas enrolladas en el sentido de las agujas del reloj y N/2 vueltas enrolladas en sentido contrario, de modo que las inductancias de las dos medias vueltas se anulan mutuamente, tienen una inductancia residual de un microhenrio o incluso más. (Para los tipos de resistencia más altos, por encima de unos 10 kohmios, la reactancia residual puede ser capacitiva en lugar de inductiva, y la capacitancia será mayor -hasta 10 pF- que la de una resistencia estándar de película o composición)

Estas reactancias deben tenerse muy en cuenta a la hora de diseñar circuitos de alta frecuencia que contengan resistencias.

Q Pero muchos de los circuitos que describes se utilizan para hacer mediciones de precisión en CC o en frecuencias muy bajas. La inductancia y la capacitancia parásita no son importantes en estas aplicaciones, ¿verdad?

A. De hecho, lo hacen. Como los transistores (discretos o dentro de circuitos integrados) tienen anchos de banda muy amplios, si estos circuitos están terminados por cargas reactivas, a veces pueden oscilar a frecuencias de cientos o miles de MHz; los desplazamientos de polarización y la rectificación asociados a estas oscilaciones pueden tener efectos devastadores en la precisión y la estabilidad a baja frecuencia.

Peor aún, esta oscilación puede no aparecer en un osciloscopio, ya sea porque el ancho de banda del osciloscopio es demasiado bajo para mostrar una frecuencia tan alta, o porque la capacitancia de la sonda del osciloscopio es suficiente para detener la oscilación. Siempre es una buena idea utilizar un analizador de espectro de banda ancha (LF a 1,5 GHz o superior) para comprobar si hay oscilaciones espurias en un sistema. Estas comprobaciones deben hacerse mientras la entrada varía en todo su rango dinámico, ya que a veces pueden producirse oscilaciones espurias en un rango estrecho de entradas.

Q ¿Hay algún problema con la resistencia de las resistencias?

A. La resistencia de una resistencia no es fija, sino que varía con la temperatura. El coeficiente de temperatura (CT) varía desde unas pocas partes por millón por grado Celsius (ppm/°C) hasta miles de ppm/°C. Las resistencias más estables son las de alambre o de película metálica, y las peores son las de carbono.

A veces son útiles los coeficientes de temperatura grandes (en un anterior "Pregunta al ingeniero de aplicaciones"† se mencionaba cómo se puede utilizar una resistencia de +3.500 ppm/°C para compensar el término kT/q en la ecuación del comportamiento de un diodo de unión). Pero en general, la variación de la resistencia con la temperatura puede ser una fuente de error en los circuitos de precisión.

Si la precisión de un circuito depende de la coincidencia de dos resistencias con TCs diferentes, entonces, aunque estén bien emparejadas a una temperatura, no lo estarán a otra; e incluso si los TCs de dos resistencias coinciden, no hay garantía de que se mantengan a la misma temperatura. El autocalentamiento por disipación interna, o el calentamiento externo por una parte caliente del sistema, provocará un cambio de temperatura, y por tanto un cambio de resistencia. Incluso con resistencias de hilo o de película metálica de alta calidad, estos efectos pueden provocar desajustes de varios cientos (o incluso miles) de ppm. La solución obvia es utilizar resistencias fabricadas a poca distancia en el mismo sustrato cuando se requiere una buena adaptación para la precisión del sistema. El sustrato puede ser el silicio de un circuito integrado analógico de precisión o un sustrato de película fina de vidrio o metal. En cualquier caso, las resistencias estarán bien adaptadas durante la fabricación, tendrán TC bien adaptados y estarán prácticamente a la misma temperatura debido a su proximidad.

(Este debate continuará en un próximo número)

Referencias

†Diálogo analógico 22-2, 1988. p.29.

*Esta cuestión se desarrolla en detalle en la nota de aplicación gratuita "Guía del usuario de amplificadores de CI para el desacoplamiento, la conexión a tierra y la puesta en marcha por una vez", de Paul Brokaw [AN-202]