Interferencias electromagnéticas en sistemas electrónicos

Pallas, Ramon  

Edita: Marcombo.
428 p. 28x21 cm
Encuadernación: rústica.

El problema de las interferencias electromagnéticas en los sistemas electrónicos ha ido adquiriendo importancia conforme la profusión de las aplicaciones de la electrónica ha aumentado la contaminación electromagnética del entrono de trabajo de los circuitos. La situación se ha visto agraviada al crecer la velocidad y la densidad de integración de los circuitos integrados, que los ha hecho mas susceptibles. Todo ingeniero electrónico con funciones de diseño o producción, tarde o temprano se deve afrontar con este problema. El objetivo de este libro es dar los conceptos y la metodología de solución de los problemas de interferencias electromagnéticas en los sistemas electrónicos. Se ofrece una serie de conceptos básicos organizados sistemáticamente.
El libro está organizado en cuatro partes que corresponden a: la descripción del problema, sus soluciones, la aplicación general de éstas y una parte de normas y mediciones relativas a las interferncias y la compativilidad. En apéndices, al final, se han agrupado los conceptos generales más teóricos, las definiciones más comunes, las unidades, y un resumen de los métodos generales de reducción de las interferencias electromagnéticas.
Esta obra es de interés para todos los ingenieros y profesionales de los sectores eléctrico y electrónico, así como estudiantes de las carreras de ingeniería electrónica (en particular ingenieros superiores e ingenieros técncios de telecomunicación, industriales e informatica. Puede ser útil en los ámbitos eléctrico y electrónico en el diseño, la producción, las instalaciones y la calidad.
ÍNDICE
*Presentación Prólogo Agradecimientos
PARTE I. EL PROBLEMA DE LAS INTERFERENCIAS ELECTROMAGNÉTICAS
1. Introducción al problema de las interferencias 1.1. Introducción 1.2. Definiciones de compatibilidad y susceptibilidad 1.3. Fuentes, acoplamientos y receptores de interferencias 1.4. Tipos de interferencias 1.5. Métodos generales de solución CUADRO-Pasos previos en el diagnóstico EMI fuera del laboratorio CUADRO-Contenido del maletín de trabajo para resolver problemas de EMI/EMC 1.6. Normativa 1.7. Instrumentación y medidas 1.8. Resumen
2. Fuentes de interferencia (I): Imperfecciones en componentes pasivos 2.1. Introducción 2.2. Resistencias 2.3. Condensadores CUADRO-Dieléctricos 2.4. Inductores 2.5. Núcleos de ferrita 2.6. Transformadores 2.7. Conductores 2.8. Cables 2.9. Circuitos impresos 2.10. Resumen
3. Fuentes de interferencia (II): Transitorios, conmutaciones y descargas 3.1. Introducción 3.2. Transitorios de conmutación en circuitos R, L, C 3.2.1. Transitorio de cierre 3.2.2. Transitorio de apertura 3.3. Fenómenos no lineales en contactos: rebotes y arcos 3.3.1. Rebotes mecánicos 3.3.2. Arco de apertura 3.4. Conmutadores estáticos 3.5. Representaciones temporal y frecuencial de las perturbaciones 3.5.1. Espectro de frecuencias de las perturbaciones 3.5.2. Espectro de frecuencias de los interruptores 3.6. Perturbaciones e imperfecciones de la red 3.6.1. Tipos de perturbaciones en la red 3.6.2. Armónicos en la red de alimentación 3.6.3. Perturbaciones de red por conexión y desconexión de cargas 3.7. Descargas atmosféricas 3.8. Impulsos electromagnéticos 3.9. Interferencias electromagnéticas de origen mecánico 3.10. Otras fuentes de interferencia 3.11. Resumen
4. Acoplamientos de las interferencias 4.1. Introducción 4.2. Acoplamientos por conducción (impedancia común) Bucles de masa 4.3. Acoplamiento capacitivo o eléctrico 4.4. Acoplamiento inductivo o magnético 4.5. Acoplamiento electromagnético o por radiación EM 4.6. Resumen
5. Susceptibilidad de componentes y circuitos electrónicos 5.1. Introducción 5.2. Efectos de las interferencias de entrada en circuitos integrados analógicos 5.2.1. Susceptibilidad frente a interferencias RF 5.2.2. Susceptibilidad frente a interferencias en la banda de paso 5.2.3. Índice de susceptibilidad 5.3. Efectos de las interferencias de entrada en circuitos integrados digitales 5.4. Susceptibilidad de los circuitos integrados analógicos a las interferencias en la alimentación 5.5. Susceptibilidad de los circuitos integrados digitales a las interferencias en la alimentación 5.6. Resumen
6. Descargas electrostáticas en semiconductores 6.1. Introducción 6.2. Generación de cargas electrostáticas CUADRO-Resistividad superficial 6.3. Modelos de descarga electrostática 6.4. Daños en componentes por descargas electrostáticas 6.5. Materiales y equipos de protección 6.6. Programa de protección 6.7. Resumen
PARTE II. SOLUCIONES AL PROBLEMA DE LAS INTERFERENCIAS
7. Blindajes o pantallas 7.1. Introducción 7.2. La efectividad de los blindajes 7.3. Pérdidas por absorción 7.4. Pérdidas por reflexión 7.5. Blindajes contra el acoplamiento capacitivo (eléctrico) 7.6. Blindajes contra el acoplamiento inductivo (magnético) 7.7. Blindajes contra el acoplamiento por radiofrecuencia 7.8. Las descargas electrostáticas y los blindajes 7.9. Efecto de las aperturas en los blindajes 7.10. Comparación de materiales 7.11. Otras técnicas de apantallado 7.11.1. Juntas elásticas conductoras 7.11.2. Blindaje de cajas de plástico 7.11.3. Galvanizado selectivo (electrodepósito) 7.11.4. Pinturas conductoras 7.11.5. Láminas conductoras 7.11.6. Otras técnicas de depósito de capas conductoras 7.12. El blindaje de los cables apantallados CUADRO-Selección de cables apantallados 7.12.1. Blindajes trenzados 7.12.2. Blindajes en forma de espiral 7.12.3. Blindajes laminados 7.12.4. Blindajes combinados 7.13. Selección de cables apantallados 7.13.1. El acoplamiento capacitivo en los cables apantallados 7.13.2. El acoplamiento por conducción en los cables apantallados 7.13.3. El acoplamiento inductivo en los cables apantallados 7.13.4. El efecto de las descargas electrostáticas en los cables apantallados CUADRO-Métodos de prueba de cables apantallados 7.14. Resumen
8. Masas y tierras 8.1. Introducción 8.2. La toma de tierra y la masa 8.3. La toma de tierra de seguridad 8.4. La masa en las señales de baja y alta frecuencia 8.5. Masa centralizada: conexión en serie 8.6. Masa centralizada: conexión en paralelo 8.7. Masa distribuida 8.8. Masas híbridas 8.9. La conexión a masa de los cables blindados 8.10. Comparación entre varias conexiones de cables blindados 8.11. Puesta a masa de subsistemas 8.12. Resumen
9. Equilibrado y medidas diferenciales 9.1. Introducción CUADRO-Acondicionamiento de señales 9.2. Medidas unipolares 9.3. Medidas flotantes 9.4. Medidas diferenciales 9.5. Líneas de transmisión unipolares 9.6. Líneas de transmisión diferenciales 9.7. Resumen
10. Aislamiento Métodos magnéticos y ópticos 10.1. Introducción 10.2. Métodos magnéticos 10.3. Transformadores de aislamiento 10.4. Métodos ópticos para el aislamiento de señales 10.5. Optoacopladores 10.6. Aislamiento mediante condensador 10.7. Otros métodos de aislamiento 10.8. Instrumentos con guarda 10.9. Circuitos de guarda 10.10. Resumen
11. Filtrado (I): técnicas de desacoplamiento y distribución de alimentación 11.1. Introducción 11.2. Reducción de la inductancia CUADRO-Influencia del encapsulado y la disposición de patillas de alimentación en la reducción de la inductancia y las interferencias 11.3. Características de la fuente de alimentación 11.4. Impedancia de una pista y de un plano de masa en una tarjeta de circuito impreso 11.5. Distribución de las líneas de alimentación 11.6. El condensador de desacoplamiento CUADRO-Influencia de la capacidad y la inductancia en una línea de alimentación 11.7. Desacoplamiento a distintos niveles 11.8. Localización de componentes 11.9. Comparación de las familias lógicas frente al desacoplamiento y la radiación 11.10. Desacoplamiento en circuitos analógicos 11.11. Resumen
12. Filtrado (II): filtros antiparasitarios y otras técnicas 12.1. Introducción 12.2. Función de transferencia de los filtros 12.3. Adaptación de impedancias fuente-filtro-carga 12.4. Filtros de red 12.4.1. Configuración de los filtros de red 12.4.2. Corrientes de fugas y aislamiento de filtros de red 12.4.3. Emplazamiento y montaje de filtros de red 12.4.4. Redes con múltiples filtros 12.5. Filtros de salida en fuentes de alimentación 12.6. Filtros para líneas de datos y control 12.7. Conectores para EMC 12.8. Filtrado mediante técnicas de software 12.8.1. Métodos de control de fallos basados en hardware 12.8.2. Métodos de control de fallos basados en software 12.9. Resumen
13. Protección de contactos y relés 13.1. Introducción 13.2. Protección de contactos 13.3. Protección de cargas resistivas 13.4. Protección de cargas capacitivas 13.5. Protección de cargas inductivas 13.6. Limitación de sobretensiones en bobinas de relés 13.7. Protección de relés de estado sólido 13.8. Resumen
14. Protección contra descargas atmosféricas y otras sobretensiones 14.1. Introducción 14.2. Origen de las sobretensiones 14.3. Características de las descargas atmosféricas 14.4. Daños y efectos en equipos no protegidos CUADRO-Climatología de las descargas atmosféricas CUADRO-Efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano CUADRO-Cómo protegerse personalmente de las descargas atmosféricas 14.5. Tomas de tierra de protección 14.6. Protecciones primarias 14.7. Limitadores de sobretensión CUADRO-Criterios de selección de limitadores de sobretensión CUADRO-Comparación cualitativa de los limitadores de sobretensión CUADRO-Dispositivos supresores 14.8. Circuitos de protección secundaria y terciaria 14.9. Resumen
PARTE III. APLICACIONES 15. Interferencias electromagnéticas en subsistemas analógicos 15.1. Introducción 15.2. Amplificadores diferenciales y de instrumentación 15.3. Amplificadores de aislamiento 15.4. Amplificadores de alterna 15.5. Derivas y ruido en componentes pasivos 15.6. Derivas y ruido en componentes activos 15.7. Fuerzas termoelectromotrices 15.8. Aplicación: puentes de transductores resistivos 15.9. Aplicación: puentes de transductores capacitivos 15.10. Aplicación: amplificadores para termopares 15.11. Aplicación: amplificadores para fotodiodos 15.12. Protecciones de entrada y salida 15.13. Diseño de circuitos impresos para sistemas analógicos 15.14. Resumen
16. Interferencias electromagnéticas en subsistemas digitales..16.1. Introducción..16.2. Diafonía en tarjetas de circuito impreso..CUADRO-Líneas de transmisión..Ecuaciones generales..Ondas viajeras..CUADRO-Modos de transmisión..CUADRO-Cálculo de la diafonía entre dos pistas de circuito impreso..16.3. La diafonía y las familias lógicas..16.4. Interferencias radiadas en tarjetas de circuito impreso..16.5. Diseño de tarjetas de circuito impreso..16.6. Conexiones E/S..16.7. Supresión de rebotes en contactos..16.8. Distribución de la alimentación en la instalación de equipos informáticos..16.9. Resumen
17. Interferencias electromagnéticas en instalaciones de potencia 17.1. Introducción 17.2. Clasificación de señales y ambientes 17.3. Red de alimentación en equipos e instalaciones 17.3.1. Principios generales de diseño de la red de alimentación 17.3.2. Reducción de acoplamientos por impedancia común (Interferencias conducidas) 17.3.3. Reducción de EMI acopladas por la red 17.3.4. Reducción de acoplamiento por radiación 17.4. EMC en convertidores estáticos 17.4.1. Problemática de los disipadores de calor 17.5. EMC en convertidores de conmutación asistida por red 17.5.1. Conmutadores en paralelo 17.5.2. Conmutadores en serie con la carga 17.6. EMC en convertidores de conmutación forzada 17.7. EMC en convertidores de conmutación resonante 17.8. EMI en algunos tipos de cargas industriales y domésticas 17.8.1. Máquinas eléctricas rotativas 17.8.2. Equipos de arco 17.8.3. EMI en equipos domésticos 17.8.4. Otras cargas 17.9. EMC en instalaciones de alta tensión 17.9.1. Origen y espectro de frecuencias de las perturbaciones 17.9.2. Propagación 17.9.3. Medidas de protección 17.10. EMC en grandes instalaciones 17.10.1. Partición de la instalación por zonas y tipos de señal 17.10.2. Instalación en zonas de tipo A 17.10.3. Instalación en zonas de tipo B 17.10.4. Instalación en zonas de tipo C 17.10.5. Instalación en zonas de tipo D 17.10.6. Instalación en zonas de tipo E 17.10.7. Resumen de precauciones en grandes instalaciones 17.11. EMC en automóviles y sistemas de ignición por chispa 17.11.1. EMI originadas en los circuitos de baja tensión 17.11.2. EMI originadas en el circuito de ignición 17.11.3. Supresión en la bobina 17.11.4. Sistemas de ignición blindados 17.11.5. Resumen de técnicas de supresión en vehículos 17.12. Resumen
18. Interferencias electromagnéticas en fuentes de alimentación18.1. Introducción 18.2. Generadores, cargas e interruptores 18.2.1. Reglas básicas en la concepción de un convertidor 18.2.2. Representación genérica de interruptores 18.2.3. Configuración de convertidores 18.3. El transistor en conmutación y las EMI 18.4. El comportamiento de los diodos y las EMI 18.4.1. Los diodos en la conmutación a conducción 18.4.2. Los diodos en la conmutación a bloqueo 18.5. Los transformadores de las fuentes conmutadas y las EMI 18.6. Generación de interferencias en las fuentes conmutadas 18.6.1. Las interferencias y los convertidores CC/CC 18.6.2. Las interferencias y los reguladores de tensión conmutados 18.7. Técnicas de supresión de los dv/dt y los di/dt CUADRO-Las sobretensiones y las conexiones 18.8. La conexión y desconexión de las fuentes conmutadas 18.9. Las redes de ayuda a la conmutación 18.9.1. Red de ayuda a la conmutación a bloqueo 18.9.2. Red de ayuda a la conmutación a conducción CUADRO-Cálculo de las redes de ayuda a la conmutación 18.10. Los filtros en las fuentes conmutadas 18.11. La carcasa y la disposición de componentes CUADRO-Normas de conexionado y localización de componentes en fuentes de alimentación conmutadas 18.12. Susceptibilidad de las fuentes de alimentación conmutadas 18.13. Interferencias en fuentes de alimentación lineales CUADRO-Protecciones activas y pasivas de los transistores de una fuente de alimentación conmutada contra las perturbaciones internas y externas 18.14. Resumen
PARTE IV. NORMAS Y MEDIDAS 19. Normativa 19.1. Introducción 19.2. Normas y reglamentos Certificación y homologación 19.2.1. Definiciones 19.3. Organismos relacionados con la EMC 19.4. Normas relativas a EMC 19.5. Normas y HD de CENELEC relativos a EMC 19.6. Normas IEC relativas a EMC 19.6.1. Normas del comité CISPR (IEC) 19.7. Normas UNE relativas a EMC 19.8. Normas VDE relativas a EMC 19.9. Normas FCC 19.10. Normas militares relativas a EMC 19.10.1. Normas MIL-STD (USA) 19.10.2. Normas VG (R.F. Alemania) 19.11. Directivas europeas sobre EMC 19.12. Disposiciones reglamentarias en España 19.13. Otras normas relativas a EMC 19.14. Resumen
20. Instrumentos de simulación y medida de interferencias 20.1. Introducción 20.2. Esquema general de simulación y medidas de EMC 20.3. Medida de interferencias 20.3.1. Medidas en el dominio temporal y el frecuencial 20.3.2. Tipos de interferencias a efectos de medida 20.3.3. Adaptadores de respuesta para medidas EMI 20.3.4. Unidades de medida de interferencias 20.3.5. Medidas en decibelios 20.4. Resumen de métodos de ensayo de EMI 20.4.1. Tipos de ensayos y categorías 20.4.2. Ensayos de emisión 20.4.3. Emplazamientos para ensayos de radiación 20.4.4. Ensayos de susceptibilidad 20.5. Instrumentos de medida de EMI 20.5.1. Medidor estándar 20.5.2. Complementos del medidor estándar 20.6. Empleo del analizador de espectros para medidas EMI 20.7. Redes de estabilización de impedancias (LISN) 20.8. Antenas 20.9. Sondas de absorción 20.10. Simuladores de perturbaciones 20.10.1. Generadores de sobretensiones 20.10.2. Generadores de perturbaciones de red 20.10.3. Generadores para ensayo de acoplamientos 20.11. Simulación de interferencias radiadas 20.12. Generadores de descargas electrostáticas (IEC 801-2) 20.13. Resumen
APÉNDICES Apéndice 1. El campo eléctrico A.1.1. Ley de Coulomb Cargas eléctricas A.1.2. El campo eléctrico y su representación A.1.3. Potencial electrostático A.1.4. Ley de Gauss A.1.5. Representación de algunos campos eléctricos A.1.6. Sistemas de conductores Pantalla electrostática A.1.7. Capacidad Apéndice 2. El campo magnético A.2.1. Inducción magnética A.2.2. Ley de Biot y Savart A.2.3. Ley de Ampére A.2.4. Flujo magnético A.2.5. Inducción electromagnética A.2.6. Autoinductancia e inductancia mutua A.2.7. Propiedades magnéticas de la materia Apéndice 3. Radiación de energía electromagnética A.3.1. Ondas electromagnéticas en medios no conductores A.3.2. Absorción y reflexión de ondas electromagnéticas Apéndice 4. El decibelio Apéndice 5. Resumen de métodos generales de reducción de interferencias electromagnéticas A.5.1. Recomendaciones para reducir las interferencias electromagnéticas en la utilización de los equipos A.5.1.1. Normas Prácticas de interconexión A.5.1.2. Separación de cables A.5.1.3. Acoplamiento por impedancias comunes A.5.1.4. Técnicas de supresión A.5.1.5. Filtrado A.5.1.6. Actuación sobre el equipo receptor A.5.1.7. Blindajes A.5.2. Recomendaciones para reducir las interferencias electromagnéticas en el diseño de los equipos A.5.2.1. Diseño de circuitos A.5.2.2. Blindaje de los conductores Apéndice 6. Unidades de medida relacionadas con las interferencias Glosario Índice alfabético Los autores
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