LA MASA: SU DISEÑO EN LOS EQUIPOS ELECTRÓNICOS · FRANCESC DAURA 28/11/2017 Grup Power Qualitat...

FRANCESCDAURA28/11/2017

GrupPowerQualitatEIC’s

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LAMASA:SUDISEÑOENLOSEQUIPOSELECTRÓNICOS



RAZONESPARAUSARTIERRASENINSTALACIONES

•  Seguridad:Prevencióndedescargaseléctricasalpersonaldebidasacaídasderayosocortocircuitosofallosdeaislamiento(fugas)

•  Funcionalidad:Equipotencialidad.LasAerrasnuncasedebenuAlizarcomocaminos de retorno de señales ni de corrientes de desequilibrio. Por laAerranodeberíacircularcorriente.

•  Reducciónde losproblemasde compaPbilidadelectromagnéPca (CEM)Debidoasuefectodeapantallamientoyasuefectodeequipotencialidad,alreducirladiferenciadepotencialentredisAntospuntosdeAerra

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RAZONESPARAUSARMASASENCIRCUITOSELECTRÓNICOS

•  Seguridad:Prevencióndedescargaseléctricasalpersonaldebidasafallosde aislamiento (fugas). Normalmente la masa del equipo electrónico seconectaalchasisyéstealatomadeAerra.

•  Funcionalidad:Lamasaeselcaminoderetornodelasseñales

•  Reducciónde losproblemasde compaPbilidadelectromagnéPca (CEM)Debido a su efecto de apantallamiento y a su efecto de laequipotencialidad,alreducir ladiferenciadepotencialentre losdisAntospuntosdemasaenloscircuitos impresosyenelcableadointernode losequipos

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¿CERO?,¿MASA?,¿TIERRA?Estostrestérminossonusados,amenudodeformaconfusa:

CERO:Puntodereferenciaparatodoslospotencialesdeuncircuito.Normalmenteeste

puntoseencuentraenlafuentedealimentación.Lossímbolosmásusualesson:MASA:Partesconductorasquerodeanuncircuitoeléctricooelectrónico.Normalmente

el CERO está conectado conMASA para evitar corrientes parásitas. Los símbolosmásusualesson:

TIERRA: Partes conductoras de construcciones conectadas eléctricamente con el

terrenomediantepicasprofundas,porseguridad.Lossímbolosmásusualesson:

CONCEPTOSBÁSICOS



Masasgeneralesenunesquemaelectrónico

TomasdePerrasenchasis,cajasoarmarios

Masaanalógica

Masadigital

A D P

Masadepotencia

Masasdiferenciadasporfunciónenun

esquemaelectrónico

RF

MasadeRF

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ElectrodosindependientesdePerra

Pararrayos

TomasdePerra

Perra

TomasdePerra



Perra

Pararrayos

MúlPpleselectrodosdePerraunidos

TantasPerrasdealimentaciónycomunicacionescomosenecesiten

UniónnecesariaparaestructurasmúlPples

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UNIÓNCOMÚNDETIERRAS



MUNDOREAL!!

REFERENCIA

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TIERRAENESTRELLA



EQUIPOSELECTRÓNICOSCONECTADOSATIERRA

REJILLAEQUIPOTENCIALDETIERRA

(BAJAIMPEDANCIA)

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TOMADETIERRA TOMADETIERRA



BUCLEDEMASA

DisposiAvo1

DisposiAvo2

BUCLEDEMASAZ

Conductor/estructurademasamascercano

Nosepuedeevitarelbucledemasa

Acoplamientoporimpedanciacomún

Acoplamientodecamposexternosalbucle

LaimpedanciadePerranoimporta

Cableinterconexión.

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REJILLADEMASA:MUYRECOMENDABLE

Mejoradelmalladodemasa=

Mejorinmunidadcontralasperturbacionesconducidas

Añadiendounatrenzademasa=

Reduccióndeláreadebucledemasa

DisposiAvo1

DisposiAvo2

Mejorinmunidadcontracamposradiados

Reduccióndelbucledemasa=

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CONEXIÓNINCORRECTADELAPUERTAALARMARIO

INCORRECTO

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TRENZAPARACONECTARLAPUERTACONELCUERPODELARMARIO



PLANODEMASAOCABLEDESEGURIDAD

TRANSMISORESDERADIO EMI

•  Abajafrecuencialostres(cero,masa,Aerra)estánunidos•  AaltafrecuenciacadapuntoesdisAnto•  ResaltarqueloscablesylaspistasdeTCIAenenimpedancia(Z=f(frecuencia))•  Esesencialdefinirbienlaarquitecturademasasdelequipo

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CERO,MASA,TIERRA



CONEXIONESMASASANIVELDEEQUIPO



EQUIPOENUNRACKMETÁLICO

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PREAMPLIFICADORES

MOTOR2

RELESY

BOBINAS

CHASIS

MOTOR1

AnalógicaMASA

Digital

READ WRITE

MASA

ruidosa

MASA

DIGITAL

INTERFACE

DIGITAL

INTERFACE

FUENTES

ALIMENTACIÓN

MASA

Chasis



OPTIMIZACIÓNDELDISEÑODESISTEMASDEMASAS• Lapuestaamasadentrodelosequiposelectrónicospretende:

• Elretornodelasseñales• Elretornodelaalimentación• Unaconexióneléctricasegura

• LapuestaamasadesdeelpuntodevistadelasEMIpretende:• LaimplementacióndelasfuncionesanterioresconelmínimoEMIdeMCposible• ElestablecimientodeuncaminoparadesviarlascorrientesdeEMIlejosdelos

circuitossuscepAbles

• Latopologíadelsistemademasadebeserdiseñadaparaasegurar

unflujodecorrientecontroladoporlosdisPntoscaminosderetornoObjePvo:reducirlascorrientesdemasaqueentranencaminoscríAcos.Técnica:

• Segregaciónadecuadadeloscaminosdemasa• Posicionamientocuidadosodelosnodosdemasa• Eliminacióndelosbuclesdemasa

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TIPOSDEMASA

1 2 3

SERIE:MARGARITA

Fáciltrazadoperodesaconsejable

i1 i2 i3

i1 i1+i2 i1+i2+i3

V1 V3V2

1 2 3

PARALELO:ESTRELLA

Didciltrazadoperobuenaencircuitosanalógicos

V3V2V1i1 i2 i3

1 2 3

MASADISTRIBUIDA:MULTIPUNTO

planodemasa

MASAHÍBRIDA:Ampliomargendefrecuencias

MASACENTRALIZADA:SIMPLEPUNTO

Típicaencircuitosdigitales



CONSIDERACIONESPRÁCTICAS

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Camposdeaplicación:

• f<1MHz–MASASSIMPLEPUNTO• 1MHz<f<10MHz

• SiLongitudconductor<λ/20–MASASSIMPLEPUNTO• SiLongitudconductor>λ/20–MULTIPUNTO

• f>10MHz–MULTIPUNTO•  Las masas mulApunto generan BUCLES DE MASA, propensos a

acoplamientomagnéAco.Sedebeminimizareláreadeestosbucles

•  LoscircuitosdigitalesdebenserSIEMPREconsideradoscomocircuitosdeALTA FRECUENCIA (trabajo en conmutación) y su masa debe ser unPLANODEMASADEBAJAIMPEDANCIAounamasaenREJILLA



Circuito

3Circuito

2Circuito

1

I3 I2 I1

R3 R2 R1

C B A

Planodemasa

CONEXIÓNDEMASAHÍBRIDA(CONDENSADORES)SECOMPORTACOMO:

•  MASASIMPLEPUNTOABAJASFRECUENCIAS

•  MASAMULTIPUNTOAALTASFRECUENCIAS(XCBAJA)

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EJEMPLOMASAHÍBRIDA(CONDENSADORES)•  Una masa híbrida Aene un comportamiento disAnto dependiendo de la

frecuencia•  Es una buena solución para conectar un lado de la pantalla de un cable

blindadoamasa:•  AbajafrecuenciaXCesaltayelcablesoloquedaconectadoamasaen

unlado•  AaltafrecuenciaXCesbajayquedaconectadoenlosdoslados

C

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Circuito

3Circuito

2Circuito

1

I3 I2 I1

R3 R2 R1

C B A

PlanodemasaoAerra

CONEXIÓNDEMASAHÍBRIDA(INDUCTANCIAS)SECOMPORTACOMO:

•  MASAMULTIPUNTOABAJASFRECUENCIAS(XLBAJA)

•  MASASIMPLEPUNTOAALTASFRECUENCIAS

P u e d e u s a r s ecuando debemosconectar var iosarmarios a Aerra,porseguridad,peroes deseable tenerunamasadesimplepunto para loscircuitos.

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CAMINODERETORNODELASEÑALENUNCIRCUITOELECTRÓNICO

¿Quécaminotomarálacorrientederetorno?

Lacorrientesiempretomaelcaminodemenor…¿Distancia?¿¿Resistencia??¿¿¿Impedancia???

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Señal1

Señal2

SeñalN



SEÑALESDERETORNODEBAJAVELOCIDADENUNCIRCUITOIMPRESO

¿Cómofluyelacorrientederetorno?

f=1Hz

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MenorResistencia

Planodemasa:Retornodelasseñales



f=5GHz

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MenorImpedancia=Menorinductancia

SEÑALESDERETORNODEBAJAVELOCIDADENUNCIRCUITOIMPRESO

¿Cómofluyelacorrientederetorno?Planodemasa:Retornodelasseñales



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REFERENCIASJ.Balcells/F.Daura/R.Pallàs/R.Esparza,InterferenciasElectromagnéPcasEnSistemasElectrónicos,1992,BoixareuEditoresElyaB.Joffe&Kai-SangLock,GroundsforGrounding,ACircuit-to-SystemHandbook,Wiley-IEEE,2010ClaytonR.Paul,IntroducPontoElectromagnePcCompaPbility,Wiley-Interscience,2006HenryW.O|,ElectromagnePcCompaPbilityengineering,2009,JohnWiley&SonsFrancescDaura Luna, “Elmito de las conexiones demasa, Perra y chasis”, Revista Española deElectrónica”,Marzo2013Francesc Daura Luna, “La arquitectura de masas y Perras ”, Revista Española de Electrónica”,Enero2017

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