Consideraciones generales para diseño de circuitos electrónicos

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ConsideracionesConsideraciones
generales paragenerales para
diseño de circuitosdiseño de circuitos
electrónicoselectrónicos
Alberto Medrano
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Agenda
● Pirámide de la Normalización y Normativa Venezolana
● ISO 14971 / ISO 13485 / Otras ISO relacionadas a dispositivos
médicos
● Relación señal/ruido (preámbulo)
● Introducción a IEC60601-1 (3ra. Edición) – Fuentes de Poder de Uso
Médico
● Fuentes generadoras de ruido
● Circuitos de Aislamiento – Señal Análoga
● Circuitos de Aislamiento – Manejo de Cargas

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Pirámide de la normalización
PDVSAPDVSA,, PHILIPSPHILIPS,, BAYERBAYER,, BRISOLBRISOL,, SAMSUNGSAMSUNG
FONDONORMAFONDONORMA,, CODELECTRACODELECTRA,, ASOQUIMASOQUIM,,
CINVICRE,CINVICRE, FAVENPAFAVENPA,, ASMEASME,, ASTMASTM
COVENINCOVENIN (Oficial), UNE,(Oficial), UNE, ICONTECICONTEC,,
IRAMIRAM, ABNT, NOM (México), ABNT, NOM (México)
COPANTCOPANT (América)(América)
CENCEN (Europa)(Europa)
ISOISO
IInternationalnternational
Organization forOrganization for
StandardizationStandardization
Normas Internacionales
Normas Regionales
Normas Nacionales
Normas de Asociación
Normas de Empresa
Flujoy/ointercambiodeinformaciónnormativa

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ISO 14971 / ISO 13485
ISO 14971:2007 specifies a
process for a manufacturer to
identify the hazards associated
with medical devices, including in
vitro diagnostic (IVD) medical
devices, to estimate and evaluate
the associated risks, to control
these risks, and to monitor the
effectiveness of the controls.
The requirements of ISO
14971:2007 are applicable to all
stages of the life-cycle of a
medical device.
ISO 14971:2007
Medical devices -- Application of risk
management to medical devices

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ISO 14971 / ISO 13485
ISO 13485:2003 specifies
requirements for a quality
management system where an
organization needs to
demonstrate its ability to provide
medical devices and related
services that consistently meet
customer requirements and
regulatory requirements
applicable to medical devices and
related services.
ISO 13485:2003
Medical devices -- Quality management
systems -- Requirements for regulatory
purposes

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ISO 14971 / ISO 13485
ISO 15223 Medical devices – Symbols to be used with medical device
labels, labelling, and information to be supplied
ISO 10993 Biological evaluation of medical devices
ISO 14155:2011 Clinical investigation of medical devices for human
subjects – Good clinical practice

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Relación Señal/Ruido
La relación señal/ruido (en
inglés Signal to noise ratio
SNR o S/N) se define
como el margen que hay
entre la potencia de la
señal que se transmite y la
potencia del ruido que la
corrompe. Este margen es
medido en decibelios.

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IEC60601-1 (3ra. Edición)
IEC60601-1 3rd edition demands that two means ofIEC60601-1 3rd edition demands that two means of
protection (MOPs), or isolation barriers exist whereprotection (MOPs), or isolation barriers exist where
patients may come into contact with equipmentpatients may come into contact with equipment

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IEC60601-1 (3ra. Edición)
NO cumple con la
normativa médica
SI cumple con la
normativa médica
Ejemplo sobre un componente
básico como lo es una fuente
de poder o de alimentación

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Relación Señal/Ruido

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Clasificación del Ruido Eléctrico
● Clasificados en:
– EMI → Interferencia Electromagnética
– RFI → Interferencia de Radiofrecuencia
– ESD → Descarga Electrostática
● Y los parámetros involucrados
– Amplitud
– Frecuencia
– Velocidad
– Impedancia
– Distancia
– Temperatura

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Fuentes de Ruido Eléctrico
Ruidos eléctricos conducidos Ruidos eléctricos radiados
Ruido eléctrico
generado por el
propio circuito
- Variaciones bruscas de corriente
- Carga y descarga de condensadores
- Encendido y apagado de elementos del
circuito
- Acoplo por impedancia compartida por
varias etapas
- Resonancias y oscilaciones asociadas a
ellas
- Osciladores, relojes y elementos similares.
- Emisión a altas frecuencias
- Radio
- Acoplo capacitivo entre pistas
- Acoplo inductivo entre pistas
- Componentes magnéticos
- Contactores y relés
Ruido eléctrico
externo al circuito
- Perturbaciones de la red eléctrica,
provocadas por conexión y desconexión
de cargas, o por variaciones bruscas del
consumo energético, por ejemplo
- Perturbaciones recogidas por las lineas
de entradas y salidas del equipo
- Motores y máquinas eléctricas
- Elementos de radiofrecuencia
- Ordenadores y sistemas digitales
- Relés y contactores
- Transformadores
- Cables, fluorescentes y elementos similares
- Fenómenos atmosféricos

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Elementos que participan, caso del condensador
Comportamiento
de la
Impedancia de
un Capacitor
Real

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Elementos que participan, caso del condensador
Tipos de
Capacitores

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Elementos que participan, caso del condensador

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Elementos que participan, caso del condensador
El Capacitor de
desvío debe estar
cercano al Circuito
Integrado, ellos
sirve para reducir
el área encerrada
y la inductancia.

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Elementos que participan, caso de la bobina
Campo magnético en el núcleo inductor

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Elementos que participan, caso de bobina y condensador

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Elementos que participan, caso de bobina y condensador

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Elementos que participan, caso de bobina y condensador

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
● El Plano Masa
● Punto Estrella
● DGND y AGND
● Fuente de Alimentación
● Orientación de los Componentes

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Distribución de las
líneas de tierra

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Conexión tipo
estrella

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Concepto de la
Tierra Multipunto

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Como conectar
una tierra
multipunto

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Sistema
Multipunto

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Plano
de tierra
uC PIC

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Desacoplar todos los
voltajes de
alimentación de los
chips analógicos con
capacitores de alta
frecuencia.
Usar filtros de alta
frecuencia en todas las
líneas que permita el
PCB.
Usar filtros de alta
frecuencia en los
voltajes de referencia si
no hay aterramiento.

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Un apropiado ruteo de señales en el diseño puede reducir el acoplamiento inductivo

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Un ejemplo de un
BUEN ruteo en las
pistas que llevan el
Voltaje de Alimentación
(izquierda) y un MAL
ruteo (derecha)

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Ruteo de pistas de
señales No-Ideal y
Mejorado

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
Trazando pistas para los
pines de Alimentación

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB
El término “línea finita” es una traducción
aproximada del inglés “Line Termination”. Una
línea finita es una carga resistiva que se
coloca al final de la pista donde se transmite la
señal, la idea de la carga resistiva es
balancear la línea de transmisión y mantener
la impedancia característica de la pista. Plagas de absorción dieléctrica en
respuesta dinámica en PCB

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Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB

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Referencias
Referencias:
International Organization for Standardization, http://www.iso.org/
Comisión Panamericana de Normas Técnicas, http://www.copant.org/
Comité de Electricidad, http://www.codelectra.org/
ISO 14971, http://en.wikipedia.org/wiki/ISO_14971
ISO 13485, http://en.wikipedia.org/wiki/ISO_13485
Hablemos del Ruido Eléctrico, http://www.electronicadidacta.com/hablemos-del-ruido-electrico.htm
Ruido eléctrico: Diseñando PCBs inmunes a los ruidos eléctricos,
http://www.javierlongares.com/arte-en-8-bits/ruido-electrico-disenando-pcbs-inmunes-a-los-ruidos-electricos/