Acrónimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Red de a bordo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1. Energ´ýa de a bordo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1. Bater´ýas de plomo AGM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2. Cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3. Aluminio versus cobre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3.1. Resistencia cobre y aluminio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.4. Capacidad de resistencia a la corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4.1. Nomenclatura del cableado dentro de un veh´ýculo . . . . . . . . . . . . 6 1.4.2. Conectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4.3. Ejemplos consumos de dispositivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. Resistencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.1. Teor´ýa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.1.1. Resistencia espec´ýfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.1.2. Potencia media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.3. Temperatura m´axima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1.4. Resistencia t´ermica de una resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.1.5. Carga pulsante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.1.6. Tensi´on m´axima de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.1.7. Equivalente real de una resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.1.8. Conexionado en serie y paralelo de resistencias . . . . . . . . . . . . . . 22 2.1.9. Ruido t´ermico Johnson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.2. Resistencias de montaje superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.2.1. Resistencias de pel´ýcula gruesa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.2. Resistencias de pel´ýcula fina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.3. Resistencias de folio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.4. Resistencias shunt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.5. Potenci´ometros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.6. Resistencias SC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3. Bobinas y transformadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.1. Bobinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.1.1. Potencia consumida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.1.2. Teor´ýa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.1.3. Bobinas en serie y en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2. Transformadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.2.1. Circuito con etapa de potencia AB y transformador para circuito de instrumentaci´on para simular un turbocargador . . . . . 45 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4. Condensadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.1. Dise no de condesadores con simetr´ýas sencillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.1.1. Ley de Gauß. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.1.2. Capacidad de una ´unica carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.1.3. Condensador de placas paralelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.1.4. Condensador cil´ýndrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.1.5. Condensador esf´erico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.2. Configuraci´on en serie y en paralelo de condensadores . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.2.1. Conexi´on en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.2.2. Conexi´on en serie de condensadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.3. Condensadores cer´amicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.4. Condensadores electrol´ýticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.4.1. Condensadores de aluminio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.4.2. Condensador de t´antalo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.4.3. Condensador de Niobio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.4.4. Condensadores con pol´ýmero de aluminio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.5. Condensadores de folio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.5.1. Dimensionamiento y propiedades el´ectricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.5.2. Condensadores de folio de poli´ester (MKT) . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.5.3. Condensadores de folio de polipropileno (MKP) . . . . . . . . . . . . . 83 4.5.4. Materiales t´ýpicos para encapsular condensadores . . . . . . . . . . . . . 84 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 5. Transistores y diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.1. Transistores bipolares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.1.1. Zona de bloqueo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.1.2. Zona lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.1.3. Zona de saturaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.1.4. Modelo de pequeña señal de un transistor NPN . . . . . . . . . . . . . . 96 5.1.5. Transistores frecuentes que utilizar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5.2. MOSFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.2.1. MOSFET de enriquecimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.2.2. Modelo de pequeña señal de un MOSFET de canal N. . . . . . . . . . 100 5.3. IGBT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 5.4. Diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 5.4.1. Diodos Schottky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 5.4.2. Diodos Zener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 5.5. Diodos frecuentes que utilizar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 6. Amplificadores operacionales y comparadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 6.1. Amplificadores operacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 6.2. Introducci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 6.2.1. Offset de tensi´on de entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 6.2.2. Corrientes par´asistas de entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6.3. Circuitos t´ýpicos con amplificadores operacionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 6.3.1. Seguidor de tensi´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 6.3.2. Amplificador inversor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 6.3.3. No inversor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 6.3.4. Comparadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 6.3.5. Sumador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 6.3.6. Restador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 6.3.7. Integrador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 6.3.8. Diferenciador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 6.3.9. Amplificador logar´ýtmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 6.3.10. Potenciador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 6.3.11. Medida de corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 6.3.12. Detector cambio de direcci´on de corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 6.3.13. Amplificadores de instrumentaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 6.4. Comparadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 6.5. Amplificadores operacionales y comparadores t´ýpicos . . . . . . . . . . . . . . . . 141 7. Reguladores de tensi´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 7.1. Reguladores de tensi´on continua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 7.1.1. Reguladores lineales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 7.1.2. Fuentes conmutadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 7.1.3. Convertidores reductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 7.1.4. Convertidores elevadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 7.1.5. Alimentaci´on en microcontroladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 7.1.6. Doblador de tensi´on con condensadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 7.2. Reguladores de tensi´on alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 8. Filtros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 8.1. Filtro paso alto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 8.2. Filtro paso bajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 8.2.1. Resoluci´on mediante la transformada de Laplace . . . . . . . . . . . . . 163 8.2.2. Resoluci´on mediante ecuaciones diferenciales . . . . . . . . . . . . . . . . 163 8.3. Filtro paso bajo L C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 8.4. Filtro paso banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 8.4.1. Circuito RCL serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 8.4.2. RCL paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 8.5. Filtro elimina banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 9. Estabilidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 9.1. Estudio te´orico de la estabilidad de una fuente conmutada . . . . . . . . . . . . . 179 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 10. Osciladores y circuitos con osciladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 10.1. Resonadores cer´amicos y osciladores de cuarzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 10.1.1. Circuitos t´ýpicos de oscilaci´on usados con microcontroladores . 186 10.1.2. Factor de seguridad de oscilaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 10.1.3. Medida de la potencia consumida en el oscilador . . . . . . . . . . . . . 191 10.2. Osciladores con puertas NOT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 10.3. Generador de onda cuadrada con el integrado LM555 . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 10.4. Configuraci´on de frecuencia y ciclo de trabajo variable . . . . . . . . . . . . . . . 197 10.4.1. Frecuencia de funcionamiento constante con ciclo de trabajo variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 11. Potencia y energ´ýa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 11.1. Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 11.2. Configuraci´on High Side y Low Side . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 11.3. C´alculo de la potencia disipada en un MOSFET para distintos tipos de cargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 11.3.1. C´alculo de potencia con carga resistiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 11.3.2. C´alculo de potencia cuando la carga es inductiva . . . . . . . . . . . . . 212 11.3.3. MOSFET trabajando en la zona de saturaci´on y en la zona lineal 222 11.4. Energ´ýa soportada en un MOSFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 11.4.1. C´alculo mediante Laplace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 11.4.2. C´alculo de energ´ýa mediante balances de energ´ýa . . . . . . . . . . . . . 232 11.4.3. Energ´ýa disipada en el MOSFET igual a la almacenada en la bobina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 11.5. Circuitos discretos de control para MOSFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 11.5.1. T´ecnicas para acelerar los tiempos de encendido y apagado de transistores NPN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 11.6. Control mediante puertas l´ogicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 11.6.1. Control mediante otro MOSFET de canal N de peque na se nal . . . 250 11.7. High Side con medidas adicionales de protecci´on por sobrecorriente . . . . 251 11.8. Control de un MOSFET Low Side con medidas de protecci´on por sobrecorriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 11.9. Control IGBT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 11.9.1. Control de buj´ýas con IGBT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 11.10. C´alculo de potencia en drivers integrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 11.10.1. C´alculo de potencia consumida por los drivers . . . . . . . . . . . . . . . 259 11.11.Motores con escobillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 12. Cálculos t´ermicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 12.1. Equilibrio termodin´amico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 12.2. Conducci´on de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 12.3. Convecci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 12.3.1. Determinaci´on del coeficiente de convecci´on mediante el n´umero de Nusselt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 12.4. Radiaci´on t´ermica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 12.5. Convecci´on y radiaci´on t´ermica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 12.6. Comportamiento t´ermico dentro de una caja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 12.7. Temperatura para distintas fuentes de calor dentro de un PCB . . . . . . . . . . 287 12.7.1. C´alculos aproximados orientativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 12.7.2. M´etodos aproximados de estimaci´on de la temperatura en la uni´on para distintas fuentes de calor dentro de un mismo PCB. . 289 12.8. Capacidad t´ermica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 12.9. Esquemas t´ermicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 12.9.1. An´alisis capacidad t´ermica radiador mediante Laplace . . . . . . . . 300 12.9.2. Simulaci´on t´ermica mediante programas tipo CAD y LTSpice . . 303 12.10. Sensores de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 12.10.1. Termorresistencia PT100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 12.10.2. Termopares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 12.10.3. NTC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 12.10.4. Diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 13. Tecnologías de circuitos impresos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 13.1. FR4 y otras tecnolog´ýas r´ýgidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 13.1.1. Propiedades f´ýsicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 13.1.2. Acabados de la placa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 13.1.3. V´ýas t´ermicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 13.1.4. Orden de las capas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 13.2. Thick Copper PCB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 13.3. Placas de circuitos impresos flexibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 13.3.1. Capacidad de corriente m´axima admisible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 13.4. TFT (Thick Film Technology) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 13.4.1. Corriente m´axima permitida en las pistas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 13.4.2. Corriente m´axima en los bondings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 13.4.3. C´alculo de la resistencia t´ermica para distintas c´apsulas . . . . . . . 348 13.5. LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 13.6. HTCC (High Temperature Cofired Ceramic) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 13.7. DBC (Direct Bonded Copper) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 13.8. IMS (Insulated Metal Substrate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354 13.9. AMS (Aluminium Metal Substrate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 14. Compatibilidad electromagn´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 14.1. Teor´ýa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 14.1.1. Espectro electromagn´etico de las se nales m´as comunes . . . . . . . . 367 14.1.2. Series de Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 14.1.3. Pulso cuadrado ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 14.1.4. Se nal trapezoidal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 14.2. Instrumentos de medida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 14.3. Red de estabilizaci´on de impedancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 14.3.1. Montaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 14.4. Modulaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 14.5. Modos y estados de funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 14.6. Normas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 14.7. C´amaras para ensayos de compatibilidad electromagn´etica . . . . . . . . . . . . 379 14.7.1. C´amaras anecoicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 14.7.2. C´amaras reverberantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 14.8. Emisiones radiadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 14.8.1. Medidas electromagn´eticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 14.9. Ensayos de inmunidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385 14.9.1. Radiaci´on electromagn´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385 14.9.2. Inmunidad magn´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 14.9.3. BCI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 14.9.4. Handys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 14.9.5. Celda TEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 14.10.Emisiones conducidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 14.11. Stripline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 14.12.Contramedidas para mejorar comportamiento EMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 14.12.1. Ferritas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 14.12.2. Acoplamientos capacitivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 14.12.3. Superficies de radiaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 14.12.4. Fuentes conmutadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 15. Ensayos el´ectricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 15.1. Test de inversi´on de polaridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 15.2. Load Dump o Pulso 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 15.3. Pulso 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 15.4. Pulso 2a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 15.5. Pulso 2b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 15.6. Pulso 3a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 15.7. Pulso 3b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412 15.8. Perfil de arranque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 16. Descargas electrost´aticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 16.1. ESD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 16.1.1. C´alculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 16.1.2. Resoluci´on mediante ecuaciones diferenciales . . . . . . . . . . . . . . . . 417 16.1.3. Resoluci´on mediante la transformada de Laplace . . . . . . . . . . . . . 420 16.1.4. Test ESD en el laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 17. Transformada de Laplace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 17.1. Teor´ýa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 17.1.1. Transformaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 17.1.2. Transformada inversa de Laplace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 17.1.3. Linearidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 17.1.4. Derivada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 17.1.5. Translaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 17.1.6. Integraci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 17.1.7. Convoluci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 17.2. Diagrama de bloques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 17.2.1. Bloques en serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 17.2.2. Bloques en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 17.2.3. Red realimentaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 17.3. Correspondencias importantes entre el dominio temporal y el de la frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 17.3.1. Funci´on Delta Dirac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 17.3.2. Funci´on escal´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 17.3.3. Funci´on exponencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 17.3.4. Funci´on tn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 17.3.5. Funci´on coseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 17.3.6. Funci´on amortiguada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 17.3.7. Resumen transformadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 17.3.8. Aplicaciones pr´acticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436 17.3.9. Carga de condensador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 17.3.10. Sobretensi´on en el apagado debido a un circuito R L C . . . . . . . . 442 17.3.11. Descarga r´apida regenerativa de una v´alvula proporcional . . . . . . 445 17.3.12. Carga de un filtro de segundo orden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 17.4. Resoluci´on de problemas de Laplace con Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 17.4.1. Representaci´on del diagrama de Bode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 17.4.2. Respuesta a un escal´on de tensi´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450 17.5. Uso de Laplace en Mathcad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 18. Buses e interfaces de comunicaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459 18.1. Buses circuiter´ýa a bordo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459 18.1.1. CAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459 18.1.2. LIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 18.2. Interfaces de comunicaci´on dentro a nivel de circuito . . . . . . . . . . . . . . . . 463 18.2.1. I2C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 18.2.2. SPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465 18.2.3. LVDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465 Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467 Índice alfabético .....................................469La electrónica, los componentes electrónicos, los circuitos típicos y su análisis por superposición, los ensayos de compatibilidad electromagnética, entre otros, son temas muy fascinantes pero que pueden resultar difíciles de abordar si no se dispone de un buen guía. Si es ingeniero electrónico, se va a dedicar o se dedica al mundo de la automoción, o simplemente le gusta mucho la electrónica y quiere aprender más sobre ella, ha llegado al libro indicado. En Electrónica básica en automoción, el autor pone a su disposición los conocimientos adquiridos durante más de 15 años en el mundo de la electrónica, enfocada en el sector de la automoción, para que conozca de forma intuitiva y ágil los componentes electrónicos más habituales y usados en el mundo de la automoción, con sus distintas tecnologías, y cuándo es mejor utilizar una u otra para un aplicativo en concreto. Asimismo, el autor presenta gradualmente otros temas para que los controle con soltura al finalizar la lectura de este libro: ' Cálculo de las potencias consumidas en los componentes para distintos tipos de escenarios y ejemplos útiles. ' Diseño de fuentes conmutadas o reguladores lineales estables para evitar problemas de oscilaciones indeseados que puedan dañar su circuito. ' Cálculos térmicos y estimación de temperaturas dentro de una placa de circuito o en radiadores con ejemplos prácticos. ' Las distintas tecnologías de circuitos impresos que hay y sus ventajas e inconvenientes. ' Introducción a los ensayos de compatibilidad electromagnética más extendidos en el mundo de la automoción y cómo simples contramedidas pueden ayudar a pasar estos test tan exigentes. Además, en el libro se profundiza en los ensayos eléctricos y su análisis para simplificar al máximo la resolución del problema, en las descargas electrostáticas y cómo proteger a su circuito frente a ellas, en el uso de la transformada de Laplace como una herramienta muy poderosa de resolución y en los buses de comunicación más extendidos dentro del automóvil y sus particularidades. Sin duda, este libro deviene un manual indispensable para todo aquel que quiera desarrollar sus proyectos sobre electrónica y saber más acerca de su relación directa con la automoción. Daniel Llanes Ruiz es ingeniero de telecomunicaciones. Estudió en la Universidad Politécnica de Valencia y luego en la Universidad Miguel Hernández. Ha pasado por empresas como Continental Temic, GND Nagares y AED Embedded. Siempre le han gustado los retos y defiende que es posible reducir problemas muy complicados a soluciones muy sencillas: como decía Albert Einstein, 'no entiendes realmente algo a menos que seas capaz de explicárselo a tu abuela'.La electrónica, los componentes electrónicos, los circuitos típicos y su análisis por superposición, los ensayos de compatibilidad electromagnética, entre otros, son temas muy fascinantes pero que pueden resultar difíciles de abordar si no se dispone de un buen guía. Si es ingeniero electrónico, se va a dedicar o se dedica al mundo de la automoción, o simplemente le gusta mucho la electrónica y quiere aprender más sobre ella, ha llegado al libro indicado. En Electrónica básica en automoción, el autor pone a su disposición los conocimientos adquiridos durante más de 15 años en el mundo de la electrónica, enfocada en el sector de la automoción, para que conozca de forma intuitiva y ágil los componentes electrónicos más habituales y usados en el mundo de la automoción, con sus distintas tecnologías, y cuándo es mejor utilizar una u otra para un aplicativo en concreto. Asimismo, el autor presenta gradualmente otros temas para que los controle con soltura al finalizar la lectura de este libro: ' Cálculo de las potencias consumidas en los componentes para distintos tipos de escenarios y ejemplos útiles. ' Diseño de fuentes conmutadas o reguladores lineales estables para evitar problemas de oscilaciones indeseados que puedan dañar su circuito. ' Cálculos térmicos y estimación de temperaturas dentro de una placa de circuito o en radiadores con ejemplos prácticos. ' Las distintas tecnologías de circuitos impresos que hay y sus ventajas e inconvenientes. ' Introducción a los ensayos de compatibilidad electromagnética más extendidos en el mundo de la automoción y cómo simples contramedidas pueden ayudar a pasar estos test tan exigentes. Además, en el libro se profundiza en los ensayos eléctricos y su análisis para simplificar al máximo la resolución del problema, en las descargas electrostáticas y cómo proteger a su circuito frente a ellas, en el uso de la transformada de Laplace como una herramienta muy poderosa de resolución y en los buses de comunicación más extendidos dentro del automóvil y sus particularidades. Sin duda, este libro deviene un manual indispensable para todo aquel que quiera desarrollar sus proyectos sobre electrónica y saber más acerca de su relación directa con la automoción. Daniel Llanes Ruiz es ingeniero de telecomunicaciones. Estudió en la Universidad Politécnica de Valencia y luego en la Universidad Miguel Hernández. Ha pasado por empresas como Continental Temic, GND Nagares y AED Embedded. Siempre le han gustado los retos y defiende que es posible reducir problemas muy complicados a soluciones muy sencillas: como decía Albert Einstein, 'no entiendes realmente algo a menos que seas capaz de explicárselo a tu abuela'.