Mundo Electronico-431

Nuevos productos.

mundo Nº 431 • SEPTIEMBRE 11

DISEÑO. Eficiencia energética y funcionalidad, nuevos retos para la gestión térmica Sensado resistivo de corriente para una monitorización precisa COMPONENTES. Sensores magnetorresistivos (I) ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Nueva topología para sistemas complejos

España: 19€ 19 - Extranjero: 27€ 27€ - CETISA EDITORES

Premio Excelencia a la Comunicación 2006 Col.legi d’EnginyersTècnics deTelecomunicacions (COETTC)

EDITORIAL

mundo

www.mundo-electronico.com EDITOR ÁREA ELECTRÓNICA: Eugenio Rey [rey@cetisa.com] DIRECTOR: Sergio Lorenzi [lorenzi@cetisa.com]

Sensores por doquier

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Director General: Antonio Piqué Morató Directora Delegación de Cataluña: María Cruz Álvarez Editora Jefe: Patricia Rial OFICINAS: Administración: Avda Manoteras, 44 - 28050 MADRID Tel 91 297 20 00 - Fax 91 297 21 52 Redacción: Enric Granados, 7 - 08007 BARCELONA Tel 93 243 10 40 - Fax 93 349 23 50 CORRESPONSALES Valencia: J. ESPÍ, [José.Espi@un.es] Dpto. Ingeniería Electrónica. - Escuela Técnica Superior de Ingenieria.

- Universitat de Valencia, Campus de Burjassot. C/ Dr. Moliner, 50. - 46100 Burjassot Argentina: ERNESTO FEDERICO TREO [etreo@herrera.unt.edu.ar] NATALIA M. LÓPEZ CELANI [nlopez@gateme.unsj.edu.ar]

L

os sensores vienen formando parte integral de la Electrónica desde hace muchos años y todo indica que su protagonismo sólo puede ir en aumento, tanto por las aplicaciones emergentes como por los mayores niveles de precisión exigidos. En este número de Mundo Electrónico se tratan aspectos bien distintos relacionados con los sensores: el sensado resistivo de corriente y los sensores magnetorresistivos.

El sensado resistivo de corriente permite ofrecer una elevada precisión a partir de valores muy bajos de la corriente y existen dos métodos para llevarlo a cabo, dependiendo de la ubicación de la resistencia de sensado en el lado de alto o de bajo potencial. Cada una de estas técnicas se adapta a unas condiciones determinadas de medida y generalmente es necesario añadir amplificadores (bien sean operacionales o de instrumentación) para obtener una señal de mayor nivel.

En el artículo elaborado por Darren Wenn, de Microchip Technology, se contemplan las diversas topologías para sensores y amplificadores.

La otra propuesta relacionada con los sensores se refiere en concreto a los que aprovechan la magnetorresistencia, es decir, la variación de la resistencia que experimentan algunos materiales debido a la acción de un campo magnético. En la primera parte de esta aportación realizada desde la Universidad de Valencia se señalan los diferentes efectos magnetorresistivos (anisotrópico, gigante y de efecto túnel); en una segunda parte se detallarán sus principales aplicaciones, entre las que destaca por ejemplo el almacenamiento de datos.

Si los materiales utilizados determinan el tipo de sensor magnetorresistivo, del mismo modo aunque en otro ámbito son los diferentes materiales también los que contribuyen a mejorar la gestión térmica. Geles secados, almohadillas aislantes, cintas adhesivas y almohadillas de relleno ofrecen mucho margen de mejora, más allá de productos bien conocidos pero poco eficientes como ventiladores, para que los productos electrónicos ganen en fiabilidad y robustez, tal como señala Mark Carter, de Chomerics.

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Mundo Electrónico | SEP 11

sumario

La portada AFC INGENIEROS

Nº 431 / SEPTIEMBRE 11

www.afc-ingenieros.com afc@afc-ingenieros.com

Tektronix rompe la barrera de la innovación y lanza una nueva y revolucionaria categoría de osciloscopios. Son los primeros osciloscopios multidominio del mercado que combinan las funcionalidades de un osciloscopio, un analizador lógico, un analizador de buses serie y un analizador de espectro en un solo instrumento, consiguiendo ver simultáneamente en la pantalla señales analógicas, digitales y de RF correlacionadas en el dominio del tiempo.

03 Editorial

Sensores por doquier

06 Actualidad

Tektronix adquiere Optametra - VLC Photonics, nueva empresa surgida de la Universidad de Valencia - El 97% de los smartphones tendrán pantalla táctil en 2016 - National Instruments orienta LabVIEW 2011 hacia la productividad y el sencillo manejo - Wisebed, primera red de sensores paneuropea abierta a la comunidad científica - Semikron apuesta por los vehículos eléctricos - Tektronix refuerza su catálogo de instrumentos mixtos

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Tendencias 22 Diseño.

■ Sensado resistivo de corriente para una monitorización precisa por Darren Wenn

28 Componentes.

■ Sensores magnetorresistivos (I) por J. Sánchez, D. Ramírez, S. Casans y A.E. Navarro

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32 Electrónica de Potencia.

■ Nueva topología para sistemas complejos de control en tiempo real por Andreas Mangler

38 Diseño.

■ Eficiencia energética y funcionalidad, nuevos retos para la gestión térmica por Mark Carter

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42 Productos y servicios

La solución: Osciloscopios digitales de Tektronix con análisis de modulación óptica

50 Índices y avance

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Mundo Electrónico | SEP 11

actualidad 6

EMPRESAS Y MERCADOS

STMicroelectronics apuesta por la biorrobótica ■ STMicroelectronics y la Scuola Superiore Sant'Anna de Pisa (Italia) han anunciado la creación de un laboratorio conjunto de investigación e innovación en biorrobótica, sistemas inteligentes y microelectrónica. El objetivo del nuevo laboratorio, situado en la región italiana de Catania, es conducir a una mejor comprensión del diseño físico de los cuerpos y la organización de sus sistemas sensoriales y nerviosos.

La colaboración pasada entre STM y Scuola Superiore Sant'Anna ha proporcionado proyectos conjuntos, incluyendo DustBot, la integración de una plataforma científica automotor, auto-navegación "robots de servicio" para la recogida selectiva de residuos y limpieza viaria en los centros urbanos. En el futuro, los expertos colaborarán en el desarrollo de juguetes inteligentes equipados con sensores de movimiento y presión para el diagnóstico precoz de retrasos en el desarrollo neurológico y las patologías en niños pequeños con autismo.

Los investigadores, en colaboración con instituciones médicas y un fabricante de juguetes, esperan tener el primer prototipo de juguete infantil con sensores, incluyendo guías de trabajo claros para los médicos en un plazo de unos dos años.

La especificación C2C ya tiene el apoyo de diez fabricantes ■ Una decena de fabricantes de teléfonos móviles ya han suscrito la licencia del enlace C2C (chip-to-Chip) desarrollada por Arteris y Texas Instruments. C2C es una de los tres tipos de interconexiones de baja latencia que TI ha ayudado a desarrollar para permitir que las aplicaciones de los procesadores y los módems comparan memoria.

Intel, Samsung, LG, ST-Ericsson, Huawei HiSilicon y Via Telecom son algunos de los principales fabricantes que ya cuentan con licencia C2C, a los cuales se suman otros tres fabricantes cuyos nombres todavía no se han desvelado.

El enlace permite un tiempo de latencia de 100 ns entre ida y vuelta, por lo que los circuitos del procesador y el módem pueden compartir una sola memoria DRAM. SEP 11 | Mundo Electrónico

Para medidas complejas de modulación óptica

Tektronix adquiere Optametra, una experta en transmisión ■ Tektronix se ha hecho con Optametra, una empresa especializada en equipos de prueba para productos de transmisión óptica. Optametra es pionera en las pruebas de luz coherente para su uso en I+D y fabricación. Fue fundada en 2007 y presentó su primer analizador de señal 40G coherente denominado Lightwave en 2009 al que siguió otro modelo 100 G. El montante total de la operación no se ha desvelado.

El análisis coherente de la señal de ondas luminosas permite la comprensión y optimización de redes ópticas con esquemas de modulación avanzados para alcanzar velocidades de transmisión de 100 Mbps y superiores.

AMPLIACIÓN SIN CAMBIO DE FIBRA Los bancos de prueba de Optametra permiten realizar medidas complejas (amplitud y fase) de modulación óptica que permite a las compañías a crecer sin problemas en velocidad de datos sin tener que cambiar las fibras.

La compañía afirma que compañías como Verizon y fabricantes de equipos de red, como Alcatel-Lucent ha demostrado que es posible realizar

transmisión de 112 Gbps sobre canales de 10 Gbps utilizando modulación compleja. En comparación, la modulación convencional deja el 90% de la capacidad de la fibra no utilizada.

Recientemente, Optometra agregó análisis 3D y capacidad de visualización para ver constelaciones de texto en forma de onda en tres dimensiones en lugar de dos, lo que mejora la utilidad del análisis de señales coherentes en los osciloscopios.

VLC Photonics, nueva empresa surgida de la Universidad Politécnica de Valencia ■ VLC Photonics nace en el seno del Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia (ITEAM) de la UPV. Su trabajo se centra en el diseño y fabricación de chips ópticos y está orientado principalmente al sector de las telecomunicaciones, pero también a la industria de medida, instrumentación científica y de ingeniería, así como a la biomedicina.

Durante el acto de constitución de VLC Photonics, el rector de la UPV, Juan Juliá, ha destacado la apuesta de esta institución por la creación de empresas spin off y su compromiso con la generación de riqueza y la puesta en valor del conocimiento. "La Universidad Politécnica de Valencia es la que más ‘spin offs’ ha creado. Estas empresas, como VLC Photonics, están situadas en sectores estratégicos

y muy bien alineados con el interés de nuestra comunidad de evolucionar hacia un tejido productivo en el que haya más incorporación de alta tecnología y más valor añadido", ha apuntado el rector.

Actualmente, la UPV cuenta con otros 24 proyectos empresariales que están en proceso para convertirse en spin offs de esta institución, lo que refrenda la importancia que esta universidad otorga a su misión de transferencia de conocimiento y a su contribución para la regeneración del tejido socioeconómico de nuestro entorno.

El acto de constitución ha estado presidido por el rector de la UPV, Juan Juliá, acompañado por los socios fundadores de la empresa José Capmany, Pascual Muñoz, José David Doménech y Jan Hendrik den Besten.

actualidad

Empresas y Mercados

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Qualcomm adquiere activos de GestureTek ■ Qualcomm ha adquirido algunos activos de GestureTek, firma especializada en el desarrollo de tecnología para reconocimiento de gestos.

El fabricante de circuitos quiere incluir tecnología de reconocimiento gestual en su gama de procesadores Snapdragon destinados a teléfonos inteligentes, tabletas y otros dispositivos de consumo.

Qualcomm no ha especificado los activos de propiedad intelectual relacionados con el reconocimiento de gestos que ha adquirido ni tampoco ha detallado los recursos de ingeniería de la compañía que fue fundada en 1986. GestureTek conserva algunos de sus activos y la continuación de su negocio para reconocimiento de imagen a través de señales digitales.

Antes de la operación, GestureTek señaló que posee ocho patentes sobre reconocimiento de vídeo y seguimiento presentadas desde 1996 y que tiene solicitadas otras 37 patentes sobre estos temas. Se ha desarrollado la tecnología de reconocimiento de gestos para pantallas y superficies utilizadas en los mercados de terminales de expansión, señalización digital y atención de salud.

IMPLANTACIÓN EN TERMINALES La empresa ha incluido su software en terminales desde 2007, primero en un acuerdo con DoCoMo de Japón, a los que ha seguido diferentes tipos de colaboraciones y acuerdos para incluir el software en los teléfonos de HTC, Motorola, Nokia, NEC, Sony Ericsson, Samsung y LG. Otros acuerdos con sus licencias para otros productos incluyen empresas como Panasonic, Microsoft (Xbox 360), Sanyo, Sony, IBM e Intel.

El año pasado la compañía demostró que su software se ejecuta en entornos de Android y Symbian. También es compatible con Linux, Windows Mobile y BREW de Qualcomm para los teléfonos inteligentes. De ahí que Qualcomm quiera incluirla en sus procesadores.

La tecnología de reconocimiento de gestos se integrará en los procesadores Snapdragon, dando a los fabricantes OEM la capacidad de producir teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos de entretenimiento en el hogar con interfaces de usuario basados en los gestos humanos naturales.

SEP 11 | Mundo Electrónico

La tecnología de sensado capacitivo gana terreno

El 97% de los smartphones tendrán pantalla táctil en 2016 ■ Según un estudio realizado por la consultora ABI Research, en el año 2016 los teléfonos inteligentes con pantalla táctil representarán el 97% de las ventas totales de este tipo de terminales, proporción que seguirá habrá ido creciendo desde el 75% de 2010. La evolución ha sido espectacular puesto que en 2006, los teléfonos inteligentes con pantalla táctil sólo representaban el 7% del total, antes de la presentación del iPhone de Apple. Con un crecimiento de mercado del 325% el impulso de Apple ha sido fundamental para este mercado.

La tecnología táctil resistiva más económica ha sido reemplazada casi universalmente en los teléfonos

inteligentes con la más elegante de la tecnología capacitiva proyectada, que se presentó por primera vez en los teléfonos móviles a través del iPhone.

El desarrollo es imparable a la vez que se crean controladores táctiles capacitivos de bajo coste que requieren una única capa de sensores y que permiten reducir el coste de la pantalla en un 30%, por lo que el mercado táctil también se ha abierto a la gama baja de los teléfonos.

Este tipo de dispositivos dominará el mercado toda la década a medida que su uso se haga más fiable y su tecnología reduzca el precio y aporte mejoras atractivas a los consumidores.

Un millón de hotspots en 2013 ■ El mercado de las zonas de cobertura o hotspots sigue registrando un fuerte crecimiento. Este mercado se basa en un punto de acceso WiFi que permite mejorar los servicios básicos de comunicaciones. La consultora InStat considera que, de mantenerse la tendencia, el número de conexiones en 2015 alcanzará los 120.000 millones.

El mercado de hotspots, tras diez años de historia sigue en plena fase de maduración y, por tanto, los cambios en el modelo de negocio y de uso son continuos. La oferta de servicios de valor añadido ha crecido exponencialmente durante el último año y el número de posibles negocios no deja de crecer.

De acuerdo con In-Stat, los puntos

de acceso seguirán siendo un factor clave en la estrategia de los operadores móviles para descarga de datos.

En todo el mundo, el número de puntos de acceso superará el millón en 2013. En estos momentos, los centros de transporte y de logística sólo representan un pequeño porcentaje de los puntos de acceso, pero representan casi el 30% del total de conexiones. Asia y el Pacífico se han convertido en el mercado de punto de acceso por excelencia, gracias a una fuerte inversión realizada en estos países.

Por dispositivos, los portátiles siguen suponiendo la gran mayoría de conexiones pero perdiendo terreno rápidamente frente a los teléfonos inteligentes y a los dispositivos de tableta.

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Procesador de audio

Cinco componentes discretos de audio en una única pastilla ■ Wolfson Microelectronics ha anunciado un procesador de audio que habría de permitir potencialmente sustituir hasta cinco componentes discretos en los dispositivos móviles. El WM5100 también representa la primera solución extensible mediante algoritmos desarrollados por el propio cliente o adquiridos a Wolfson.

El SoC (system-on-chip) integra gran parte de la funcionalidad que anteriormente ofrecían las familias AudioHub y MyZone ANC, pero con una mayor integración para el modelo WM5100 que ofrecen un mayor rendimiento a menor consumo de energía. Sin embargo, mediante la integración de tres núcleos DSP a medida, se puede proporcionar una mayor colección de funcionalidad a través de de sus propios algoritmos o de otras licencias.

Wolfson siempre ha utilizado DSP en sus dispositivos, pero antes tenían funciones fijas y no accesibles al usuario final. La nueva familia de este fabricante añade mayor capacidad de procesamiento a sus dispositivos para aliviar aún más los procesadores de aplicaciones que normalmente se encuentran en su área de aplicación de destino.

Mientras que los productos existentes ofrecen una cancelación de ruido RX no adaptativa (ANC), mediante la integración de DSP accesibles al usuario, el dispositivo aporta una cancelación de ruido RX activa, lo que representa una mejora considerable en comparación con los dispositivos previos existentes.

Los DSP han sido diseñados para trabajar en los modos de multiprocesamiento tanto asimétricos como simétricos, de tal manera que se ejecutan al mismo tiempo múltiples funciones, mediante el reparto de tareas a través de los diferentes núcleos.

RFMD añade tecnologías de GaAs a su oferta ■ RF Micro Devices ha anunciado que su unidad de negocio de servicios de fabricación ha ampliado su oferta de tecnologías de proceso tras la incorporación de dos nuevas tecnologías de arseniuro de galio (GaAs) como son el pHEMT de bajo ruido FD25 y el pHEMT de conmutación FET1H. La FD25 de RFMD ofrece tecnología de proceso pHEMT de 0,25 µm con bajo nivel de ruido, potencia media y alta linealidad para aplicaciones que incluyen terminal de bajo ruido frente y MMIC del transmisor. Al mismo tiempo, también ofrece FET1H de 0,6 µm con tecnología de proceso pHEMT que ofrece bajo ruido y muy alta linealidad de conmutación de señales de RF para aplicaciones que incluyen interfaces inalámbricas, transmisión/recepción de los módulos y arreglos de fase.

Las dos nuevas tecnologías de proceso complementan la FD30 de 0,3 µm que se ofrece desde el año pasado y está optimizado para aplicaciones que incluyen amplificadores de potencia en etapas de banda X con frecuencias de hasta 8 a 16 GHz, bloqueadores de banda ancha EW militar.

Mundo Electrónico | SEP 11

actualidad

Tecnología

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Nueva versión del software de referencia para diseño gráfico de sistemas

National Instruments orienta LabVIEW 2011 hacia la productividad y el sencillo manejo Sergio Lorenzi

El 25º aniversario de LabVIEW de National Instruments coincide con la introducción en el mercado de la versión LabVIEW 2011, en la cual la compañía estadounidense ha apostado sobre todo por aumentar la productividad de los ingenieros y científicos que desarrollan e implementan sistemas de medida y control en innumerables proyectos de ingeniería.

Para lograr este avance en la eficiencia del desarrollo esta nueva versión incorpora nuevas bibliotecas específicas de ingeniería y su capacidad de interactuar con casi cualquier dispositivo de hardware sobre el que se realice el despliegue, incluyendo el nuevo controlador multinúcleo de NI CompactRIO y el NI PXIe-5665, un analiza-

dores vectorial de señales de RF de altas prestaciones. También es compatible con los bloques primarios de las aplicaciones incluidas en el reciente Microsoft. NET Framework e incluye numerosas funciones sugeridas por los usuarios.

FUNCIONES PRÁCTICAS Para que LabVIEW 2011 agilice el manejo, NI ha añadido diversas funciones caracterizadas por su carácter práctico, como la nueva paleta Silver de controles e indicadores para el rápido desarrollo de interfaces de usuario; la reutilización de código con soporte para los últimos bloques primarios de las aplicaciones .NET, estructuras ‘.m’ y el nuevo Xilinx IP para el módulo LabVIEW FPGA; incremento de la

Nuevos productos

En coincidencia con la introducción de LabVIEW 2011, NI ha presentado diversas novedades de producto: CompactRIO multinúcleo y monotarjeta Con el procesador de doble núcleo Intel Core i7 a 1,33 GHz y hasta una FPGA Xilinx Spartan-6 LX150, los sistemas cRIO-908x ofrecen la mayor potencia de procesamiento de la gama CompactRIO. Están indicadas para procesamiento de señales complejas y control en aplicaciones como creación rápida de prototipos de control, el control avanzado del movimiento y la visión artificial. Los controladores se pueden configurar mediante el sistema operativo WES7, el cual permite a los ingenieros acceder a un amplio ecosistema de software basado en Windows y a gráficos integrados, o bien con un sistema operativo en tiempo real con prestaciones fiables y deterministas.

En el otro extremo de la gama los NI Single-Board RIO ofrecen un formato reducido y coste optimizado para la plataforma NI RIO. Se orientan hacia aplicaciones de monitorización y control embebidos en sectores como energía y medicina. Los dispositivos disponen de un procesador de 400 MHz y una FPGA Xilinx Spartan-6 y ofrecen puertos incorporados para periféricos tales como RS232, CAN, USB y Ethernet.

Analizador vectorial de señales hasta 14 GHz en formato PXI El PXIe-5665 proporciona, según NI, los mejores niveles de precisión y rango dinámico de su clase en un económico formato PXI, así como el mejor ruido de fase y nivel medio de ruido que cualquier otro VSA dentro del rango de frecuencia de 14 GHz, incluidos los instrumentos tradicionales apilables en bastidores. Además, aprovecha arquitecturas de cálculo basadas en múltiples núcleos y las capacidades de programación en paralelo mediante el software de diseño gráfico de sistemas NI LabVIEW. Se dirige a pruebas de RF como detección y medidas de distancias por radio (radar), comunicaciones por satélite, radios y pruebas de armónicos.

SEP 11 | Mundo Electrónico

Ofrece el mismo rendimiento que la versión de 3,6 GHz del NI PXIe5665, a la vez que amplia las capacidades en el rango de frecuencia de 14 GHz. El VSA está formado por el nuevo convertidor a baja frecuencia NI PXI-5605, el sintetizador del oscilador local NI PXI-5653 y el digitalizador de frecuencia intermedia (FI) NI PXI-5622 de 150 MS/s.

Esta combinación crea una solución ideal para el análisis vectorial de señales del espectro y de banda ancha en un rango de frecuencia de 20 Hz a 14 GHz, con anchos de banda de análisis de hasta 50 MHz. Ofrece el mejor punto de interceptación de tercer orden (TOI, Third-Order Intercept) del mercado a +24 dBm con una precisión de la amplitud absoluta de ±0,10 dB, así como un EVM (Error Vector Magnitude) de 0,33% para una señal modulada 256 QAM. También ofrece un ruido de fase muy bajo de -129 dBc/Hz para un desplazamiento de 10 kHz de una frecuencia de 800 MHz y un nivel medio de ruido de -165 dBm/Hz. CompactDAQ con varios chasis en una sola ranura Los chasis NI cDAQ-9191, cDAQ-9181 y cDAQ-9171 son compatibles con todos los módulos de la serie C de NI de la plataforma NI CompactDAQ y se pueden utilizar junto con los ya existentes de 4 y 8 ranuras. Gracias a la adaptación del que los módulos están diseñados para casi cualquier sensor, la plataforma NI CompactDAQ elimina la funcionalidad fija de los

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rapidez de carga, cableado, edición y compilación del código de FPGA; creación y distribución mediante programación ficheros ejecutables para los objetivos del despliegue; y generación de subprocesos asíncronos para crear con más rapidez aplicaciones multiproceso con una nueva API de comunicación.

NI también ha puesto énfasis en informar con claridad acerca del concepto del diseño gráfico de siste-

mas mediante LabVIEW a quienes no conozcan aún el producto. Bajo el citado concepto, se insiste desde la compañía, se incluyen los seis elementos relacionados con la medida y el control: matemáticas y análisis; interfaces de usuario; señales de E/ S; modelos de cálculo; elementos de instalación; y tecnologías comerciales. La primera versión de LabVIEW, allá por 1986, ya reunía todos estos requisitos y en LabVIEW 2011, tras

una continua evolución, sigue cumpliéndose.

Entre los aspectos destacables de la última versión de LabVIEW se encuentran también la potenciación de la LabVIEW Tools Network, en la que empresas colaboradoras ofrecen (bien sea de forma gratuita o en venta) sus herramientas a través de NI. También los módulos LabVIEW Real-Time Module y FPGA Module han ganado en prestaciones.

sistemas tradicionales de medida de sensores y permite a ingenieros y científicos la posibilidad de incrementar la productividad y disminuir el coste total.

Las nuevas carcasas metálicas hacen que los chasis sean más resistentes a los daños debidos al medio ambiente en comparación con las carcasas de plástico anteriores. Los chasis pueden funcionar dentro de un rango de temperatura comprendido entre 0ºC y 55Cº y pueden soportar choques y vibraciones de hasta 30 g, por lo que los chasis de una ranura de NI CompactDAQ son apropiados para exigentes aplicaciones de prueba en laboratorio, en campo o en línea de producción.

Los más de 50 módulos específicos de medida ofrecen múltiples opciones de conectividad eléctrica y de sensores pudiendo combinarlos con cualquier chasis para crear sistemas personalizados específicos que satisfagan las necesidades de numerosas aplicaciones. La tecnología NI Signal Streaming ofrece capacidades de elevado ancho de banda que hacen posible la obtención de flujos de datos bidireccionales de alta velocidad sobre los buses USB, Ethernet e inalámbricos.

El software del controlador NIDAQmx, incluido en cada chasis NI CompactDAQ, permite el registro de los datos de experimentos sencillos o desarrollar un sistema completo de pruebas utilizando NI LabVIEW, NI LabWindows/CVI, ANSI C/C++ o Microsoft Visual Studio. NET. Así, una aplicación desarrollada para un chasis NI CompactDAQ inalámbrico funcionará con un chasis NI CompactDAQ con un bus USB o Ethernet sin modificar el software.

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Tecnología

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Con la participación de la UPC

Wisebed, primera red de sensores paneuropea abierta a la comunidad científica ■ Más de mil sensores integran actualmente el laboratorio europeo Wisebed, un proyecto en el cual ha participado el grupo de Algoritmia, Bioinformática, Complejidad y Métodos Formales (ALBCOM) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). El equipo ha desarrollado los algoritmos necesarios para hacer de la red una plataforma de cálculo computacional eficiente y coordinada.

Los sensores son una tecnología cada vez más presente en nuestro entorno y de gran utilidad para el adelanto científico. Permiten obtener y la monitorizar datos medioambientales como humedad, luz, temperatura, vibraciones, movimiento, polución o sonido. Si bien tienen limitaciones, sobre todo de memoria, capacidad de cálculo y almacenamiento energético, cuentan con ventajas como por ejemplo una medida reducida, la ligereza y el bajo precio. A pesar de su simplicidad, estos dispositivos autónomos pueden ser computacionalmente importantes para la investigación científica cuando actúan de manera distribuida y cooperativa. Y es que juntos pueden realizar cálculos computacionales complejos mediante la comunicación local por radiofrecuencia que se establece entre ellos.

UN PROYECTO PIONERO Ésta es la razón de ser del proyecto europeo de investigación Wisebed, dentro del 7º Programa Marco de la Unión Europea. Este proyecto pionero en Europa, que se inició en 2008, ha dado fruto en una red de sensores que servirá de laboratorio o plataforma de pruebas para que la comunidad científica pueda comprobar la caSEP 11 | Mundo Electrónico

pacidad de computación de sus algoritmos.

Hasta ahora, la posibilidad de ejecutar algoritmos sobre redes de sensores quedaba supeditada a la disposición de esta tecnología, lo cual hacía que muy a menudo los resultados teóricos y los consecuentes errores sólo se experimentaran mediante simulaciones. La ventaja principal de esta tecnología es que permite hacer cómputos de manera distribuida, es decir, la comunicación no depende de una unidad central que envía las órdenes a los sensores, sino que estos interactúan entre sí por áreas y la red se autogestiona.

El proyecto, liderado por la Universidad de Lübeck (Alemania), se ha desarrollado con la colaboración de universidades y centros de investigación de Alemania, Grecia, Suiza, Países Bajos y el Reino Unido. Esta

plataforma, que en una primera fase funciona sólo para los miembros del proyecto, parte de la conectividad local. Así, une las redes de sensores localizados en cada uno de los países participantes para crear una red global de más de 1.000 sensores.

Próximamente, los científicos europeos podrán utilizar el laboratorio mediante una web que permitirá acceder a las diferentes redes de sensores que lo componen, escoger la configuración y controlar la computación. Además del ámbito informático, también se prevé el uso de la plataforma en otros campos como por ejemplo la biología, la física o el medio ambiente, tanto a nivel académico como empresarial e institucional.

De entre los elementos de software desarrollados en el seno del proyecto, destaca WISELIB, una librería que pone las bases y las normas de utilización del laboratorio y cuenta con 50 algoritmos especializados para redes de sensores. La librería permite al usuario ejecutar sus algoritmos sin tener que preocuparse por las especificidades tecnológicas de los sensores, siempre y cuando siga las normas establecidas en la librería.

A pesar de que inicialmente está pensada para contener algoritmos propios de ciencia de la computación, la librería puede ser ampliada para incluir algoritmos de otras ramas científicas y tecnológicas.

También se han desarrollado visualizadores de redes de sensores, aplicaciones web de reserva y el WISEML, un lenguaje derivado del conocido XML para la descripción estandarizada de los datos recopilados por los sensores.

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Nueva familia de conmutadores

Semikron apuesta por los vehículos eléctricos ■ El fabricante alemán Semikron ha decidido apostar por el mercado de los vehículos eléctricos y ha presentado una familia de conmutadores destinados específicamente para este segmento de mercado. Los alemanes ya tienen experiencia en el campo de los vehículos industriales y ahora quieren acceder también al segmento de consumo.

Una de las mayores plantas de producción de dispositivos bipolares en Europa y una de las mayores del mundo se adaptará a la producción de diferentes componentes para los vehículos eléctricos como es el caso de IGBT, transistores de potencia, tiristores y diodos utilizados para los módulos de potencia inteligentes de Semikron, así como para inversores y CIB (Conversión-Inversión-Frenado) destinados a aplicaciones de energía tanto industriales como en vehículos.

En los últimos años, Semikron ha acumulado una gran experiencia para conducir vehículos eléctricos e híbridos Los sistemas de electrónica de potencia fabricados bajo la marca SKAI se han diseñado hasta ahora para vehículos no de carretera tales como carretillas elevadoras, camiones, vehículos de construcción y grandes vehículos agrícolas, ahora darán el salto a vehículos eléctricos de consumo.

La compañía cree que ahora es el momento para hacer frente a los grandes mercados y beneficiarse de las oportunidades de crecimiento en los mercados eléctricos e híbridos eléctricos de vehículos de pasajeros. Prueba de su apuesta por este campo es la nueva empresa conjunta con sede en Suiza denominada SKAItek se dedica a desarrollar software de control de motores para los HEV y vehículos eléctricos.

IBM logra digitalizar 10.000 millones de archivos en 43 minutos ■ Los investigadores de IBM han digitalizado correctamente 10.000 millones de archivos en un único sistema en 43 minutos, rompiendo el récord anterior de 1.000 millones de archivos en 3 h, lo que supone un factor de 37. El avance fue logrado al ajustar su sistema general de archivos paralelos (GPFS) para ejecutar en un clúster de 10x8 núcleos y los sistemas de almacenamiento de estado sólido de Violin Memory. El récord anterior se estableció por los investigadores de IBM durante una conferencia de supercomputación del año 2007 donde se demostró la capacidad de escanear 1.000 millones de archivos en 3 h.

GPFS se presentó en 1998 para aplicaciones que requieren alta velocidad de acceso a grandes volúmenes de datos, tales como minería de datos, procesamiento de datos sísmicos, la gestión de riesgos y el análisis financiero, el modelado del tiempo y la investigación científica. El algoritmo avanzado GPFS hace posible el uso completo de todos los núcleos de procesador en estas máquinas dentro de todas las fases de la tarea. Los investigadores del IBM Advanced Storage Laboratory perteneciente al IBM Almaden Research Center han señalado que éste es un paso en el constante proceso de reducir el consumo de energía incrementando la potencia de proceso de los sistemas.

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Tecnología

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Freescale refuerza su posición en automoción ■ Mediante su sistema de desarrollo Tower, Freescale Semiconductor ha presentado un paquete de desarrollo de dispositivos MEMS (microelectromecánicos) que se dirige a los fabricantes de equipos más pequeños que quieran trabajar en el mercado del automóvil, especialmente en las regiones emergentes de China e India, donde se cree que hay más oportunidades para que nuevas empresas entren en un mercado altamente competitivo.

Freescale ha señalado que la utilización de su sistema modular Tower se encuentra en las mejores condiciones para apoyar gran número de empresas en el mercado. El sistema inicialmente se pensó para trabajar con sensores de inercia g y acelerómetros, pero en breve se ampliará mediante otros sensores MEMS como los destinados a presión barométrica.

El paquete también viene con soporte de software, que incluye controladores de bajo nivel para los sensores.

Al recurrir al sistema Tower, los fabricantes de equipos podrán ser capaces de desarrollar un completo catálogo de soluciones para el mercado de automoción.

Especificación 802.22 para WRAN ■ El IEEE ha publicado el estándar 802.22 para redes inalámbricas de área regional (WRAN). La norma regula el acceso de banda ancha inalámbrica a velocidades de hasta 22 Mbps por canal en distancias de hasta 100 km de un transmisor sin interferir con las emisiones de TV terrestre que utilizan la misma parte del espectro.

Según la especificación IEEE-802.22 cada WRAN utilizará los espacios en blanco existentes entre los canales de televisión ocupados. La tecnología es útil para abastecer a las zonas menos densamente pobladas, como las zonas rurales, y los países en desarrollo.

Así, con las especificaciones de canal, la IEEE-802.22 cubre las capacidades requeridas de radio cognitiva incluyendo el acceso al espectro dinámico, acceso a base titular, técnicas de geolocalización de alta precisión, medida de espectro, etiqueta de espectro, así como la coexistencia para una utilización óptima del espectro disponible.

SEP 11 | Mundo Electrónico

Optimización de la velocidad

DIDO introduce mejoras en la tecnología inalámbrica ■ DIDO (Digital Input, Distributed Output, es decir, entrada digital y salida distribuida) es un nuevo método de comunicaciones que puede introducir notables mejoras a la vez que disminuye el consumo de energía y la complejidad de los dispositivos de comunicaciones, tal como han afirmado fuentes de Rearden Companies, cuyos especialistas han creado el sistema.

La técnica utiliza un centro de datos como intermediario en todas las comunicaciones inalámbricas. Los servidores computan las formas de onda de forma específica para cada cliente

rios, por lo que la pérdida de energía es muy inferior y el consumo, en consecuencia, se reduce considerablemente.

En cuanto a la complejidad de los circuitos de un acceso de radio DIDO podría ser tan simple como unos convertidores A/D, D/A y un amplificador, siempre según la propia compañía. Lo único que se requiere es digitalizar y transmitir o recibir y digitalizar una forma de onda digital. No requiere ningún tratamiento de la señal. Rearden ya ha presentado varias patentes sobre esta tecnología.

inalámbrico. Cada cliente recibe una forma de onda única con los datos que demanda el usuario. DIDO hace esto mediante la síntesis de un canal privado para cada usuario, por lo que cada usuario tiene un 100% de la velocidad de datos del espectro, independientemente de la cantidad de usuarios que comparten el espectro.

Rearden ha probado la técnica con diez radios, cada uno de ellos utilizando toda la capacidad de datos para un sector del espectro determinado. La empresa ha señalado que puede multiplicar por 100 la capacidad de los sistemas de comunicaciones actuales y creen que pueden incrementarla en un factor 1.000.

La FCC norteamericana no concedió a Rearden una licencia de espectro de uso experimental para su trabajo, por lo que la mayoría de las pruebas se realizaron utilizando las bandas de radioaficionados en la banda de 450 MHz. DIDO promete altos índices de propagación basados en una alta relación señal-ruido de las señales que se extiende hasta 40 km en las pruebas que Rearden ha realizado hasta la fecha.

Las pruebas utilizan WiFi como puntos de acceso, en lugar de torres de comunicaciones móviles y estaciones base con un coste muy superior.

La técnica también puede ofrecer una latencia inferior a 1 ms frente a 40 ms para redes inalámbricas 4G y cerca de 15 ms para un cable de línea DSL. Sin tener clara la comercialización de la tecnología, la empresa puede tratar de licenciar la tecnología en general. El enfoque podría ser de gran ayuda a las compañías celulares para tratar el flujo de datos móviles de los teléfonos inteligentes y la relativa escasez de espectro. Sin embargo, se requiere montar nuevas redes.

CERCANÍA AL USUARIO En un despliegue completo del sistema DIDO, las antenas están mucho más cercanas al usuario en promedio que en un sistema celular tradicional que, por ejemplo, puede tener muchos usuarios en los bordes del sistema. Además, DIDO no transmite mucha energía donde no hay usua-

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Se amplía su ámbito de aplicación

Materiales transparentes gran negocio a la vista ■ Las oportunidades de mercado para la realización de materiales transparentes de óxidos, polímeros y nanomateriales utilizados en pantallas, generación de energía fotovoltaica y otras aplicaciones superarán los 6.900 M$ según las previsiones de NanoMarkets para el año 2016.

El último informe de la consultora señala que, si bien el mercado seguirá dominado por el óxido de estaño e indio (ITO), se espera que los conductores transparentes basados en nanotubos de carbono y materiales de nanoplata también experimenten un fuerte crecimiento. Las aplicaciones consideradas son las pantallas planas, pantallas OLED, pantallas de papel electrónico, sensores de pantalla táctil, la iluminación OLED, materiales de película delgada fotovoltaica orgánica PV/DSC, antiestáticos y blindaje de EMI/RFI. REDUCCIÓN DE COSTES NanoMarkets ha indicado que ve un interés serio entre los fabricantes de LCD tradicionales como alternativas a los materiales utilizados habitualmente. El impulso procede de la necesidad de reducir los costes de procesamiento en la industria de LCD y los temores sobre el creciente coste de la tecnología ITO. NanoMarkets prevé que las alternativas a las alternativas a ITO sólo en la industria LCD pueden generar ingresos de hasta 690 M$ en el año 2016.

Las tintas de nanotubos de carbono han perdido parte de su impulso en el mercado debido a los continuos problemas técnicos y a la mejora de las soluciones basadas en tecnologías de plata. El informe indica que los materiales basados en nanoplata transparente supondrán ingresos de 540 M$ en 2016, por encima de las tintas de nanotubos que supondrán un montante de unos 410 M$.

Pese a todo, NanoMarkets indica que la tecnología de nanotubos de carbono puede tender gran importancia a medio plazo una vez solventados diferentes problemas técnicos que siguen sobre la mesa.

ZigBee Gateway surge como nuevo estándar de la ZigBee Alliance ■ La ZigBee Alliance ha presentado ZigBee Gateway, su 11º estándar y primero de una nueva familia de dispositivos ZigBee Network Device. ZigBee Gateway se define como un dispositivo de bajo coste ZigBee Pro que permite a los proveedores de servicios, las empresas y los consumidores enlace a Internet. El futuro ZigBee Network Device definirá los estándares de dispositivos de red para puentes y extensores.

ZigBee Gateway es compatible con las normas existentes ZigBee en áreas como la automatización de edificios y el hogar, cuidado de la salud, la energía al por menor, inteligente y de telecomunicaciones. La especificación también estará cubierta por el programa de certificación existente de ZigBee. Mundo Electrónico | SEP 11

actualidad

Tecnología

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Dispositivo OLED de alta luminosidad de Novaled ■ Novaled ha desarrollado una estructura OLED de muy bajo consumo que proporciona energía blanca alcanzando 60 lm/W con una luminosidad de 1.000 cd/m². De acuerdo con el fabricante, el dispositivo tiene una vida útil de 100.000 horas. El dispositivo de alta eficiencia también muestra un índice de reproducción cromática elevado (CRI) de 87. Un espectro de emisión de luz muy amplia y buenas coordenadas de color CIE (0,470/0,429).

Este dispositivo OLED utiliza un material fluorescente con emisor azul.

La eficiencia energética con estos materiales es generalmente mucho menor que con los emisores fosforescentes, pero debido a las ventajas de la tecnología de PIN OLED de Novaled y el uso de materiales propios se ha logrado una elevada eficiencia.

El uso del material emisor de fluorescencia azul tiene varias ventajas.

Aparte del hecho de que se encuentra disponible comercialmente, permite una alta estabilidad del dispositivo y garantiza una vida media más elevada que otros dispositivos OLED. Además, permite una amplia cobertura en la gama de colores visibles, lo que proporciona el valor del índice de color muy alto.

Samsung se inclina por el controlador de Atmel ■ Samsung ha elegido el controlador Atmel maXTouch mXT224E para alimentar su próxima generación de tabletas Galaxy S II con pantalla táctil.

El mXT224E, un dispositivo de la familia maXTouch E ofrece eliminación y supresión de ruido avanzadas para permitir una pantalla táctil más delgada incluso situarla en contacto directo con el filtro de color de la pantalla.

Con el apoyo de este tipo de controladores, los teléfonos inteligentes de nueva generación podrán utilizar diseños más avanzados al tiempo que se reduce su tiempo de comercialización, con terminales más delgados y pantallas táctiles con mayor brillo. El nuevo terminal inteligente Samsung Galaxy S II trabaja sobre sistema operativo Android 2.3 e incluye una pantalla táctil capacitiva AMOLED de 4,3 pulgadas soportada por el controlador Atmel maXTouch 224E. El terminal incluye hasta 32 GB de memoria interna y una cámara de 8 Mpuntos que se complementa con otra cámara frontal.

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Con la nueva serie MDO4000

Textronix refuerza su catálogo de instrumentos mixtos ■ Tektronix ha presentado la serie MDO4000, anunciada como el primer instrumento en el mercado que combina la funcionalidad de un osciloscopio y de un analizador de espectro (su comercialización en España está a cargo de AFC Ingenieros).

Los osciloscopios de señal mixta proporcionan la capacidad de capturar y analizar las señales analógicas y digitales y su correlación. Con el fuerte crecimiento de la demanda de dispositivos inalámbricos, la necesidad de analizadores de espectro es cada vez mayor, pero tal como indica Tektronix los analizadores de espectro son difíciles de manejar y la correlación entre señales requiere un técnico experimentado.

Para dar solución a este problema Tektronix ha diseñado un instrumento que mezcla un osciloscopio junto con un analizador de espectro de canal único. El resultado es un analizador de espectro que puede activarse por osciloscopio la vez que proporciona la correlación entre todas las señales capturadas, ya sea en el dominio del

tiempo usando el osciloscopio o el dominio de la frecuencia usando el analizador de espectro.

Esta correlación entre dominios será la clave para el éxito del MDO4000 ya que es la principal característica que este nuevo tipo de equipo aporta para diferenciarse de la competencia. La intención es facilitar a los ingenieros captar señales a través del tiempo y el dominio de la frecuencia, para desarrollar y depurar con mayor facilidad los dispositivos inalámbricos. El MDO4000 incluye un ancho de banda de hasta 6 GHz con un ancho de banda de captura de más de 1 GHz que es totalmente comparable a un analizador de espectro de gama básica.

Tektronix considera el ancho de banda del instrumento es "crítica" a su valor, indicando que incluso la versión básica ofrece 3 GHz, en lugar de 10 MHz que ofrecen los analizadores de espectro comparables, mientras que sus capacidades de señal mixta significa que también actúa como un analizador lógico de gran alcance.

Estación base femtocélula de reducidas dimensiones ■ La Sidewinder de Cambridge Consultants se anuncia como la estación base para comunicaciones 2G y 3G más pequeña del mercado. Configurable por software para las redes GSM/GPRS/EDGE, WCDMA/HSPA+ y aplicaciones SDR, es capaz de adaptarse a los niveles de demanda de todo tipo de redes con un coste ajustado.

Diseñada con un mercado de banda ancha cambiando las comunicaciones móviles completamente cambiante, esta plataforma puede proporcionar una solución a los desarrolladores que necesitan crear productos que pueden adaptarse a medida que las nuevas tecnologías inalámbricas y estándares emergentes. El diseño adaptable permite a Sidewinder trabajar en cualquier frecuencia de portadora entre 375 MHz y 4 GHz y con un ancho de banda de canal entre 200 kHz y 28 MHz. Sidewinder ofrece soporte a enlaces GSM de hasta 40 m en el interior y 200 m al aire libre. También puede su-

ministrarse como hardware autónomo suministrado directamente por Cambridge Consultants, o como diseño de referencia que puede fabricarse por los titulares de licencias. Sidewinder es compatible con el software propietario Centaur de Cambridge Consultants para GSM/EDGE PHY y software WCDMA de picoChip. Por otra parte, también se puede suministrar en combinación con el software Centauro GSM PHY una plataforma de desarrollo completa.

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Tecnología

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El mercado europeo fotovoltaico vive sus horas más bajas ■ La rápida caída de los precios de los módulos fotovoltaicos no ha servido para estimular el mercado europeo que se muestra completamente vacilante, como ha señalado el informe de Solarbuzz. Los signos de fortalecimiento del mercado durante el pasado mes de junio se vieron afectados por la cancelación de los incentivos fiscales en Alemania, algo que también había sucedido en otros países europeos con anterioridad.

Durante la última década, Europa ha desempeñado un papel dominante en el crecimiento de la demanda de módulos fotovoltaicos que ha impulsado la expansión global de la capacidad de producción. Esto se respaldó mediante una agresiva política de primas en las tarifas eléctricas que ahora se están reduciendo progresivamente en todos los países.

Los ajustes de la política son cada vez más frecuentes, creando incertidumbre para los inversores en sistemas fotovoltaicos.

El crecimiento del mercado del 169% en toda Europa en 2010 fue provocado por tres países: Alemania, Italia y la República Checa, que sumaron el 89% de la demanda europea.

Está previsto que la cuota italiana aumente de 32% en 2010 al 39% en 2015 para convertirse en el mayor mercado de Europa, mientras que la cuota combinada de los dos principales mercados, Italia y Alemania, prevé un descenso de 71% en 2015 desde el 80% en 2010.

SEGUNDA LÍNEA Francia, España, Bélgica y Grecia constituyen un fuerte segundo nivel de los mercados en la escala de 100 a 1.000 MW tamaño en 2010.

Los mercados más pequeños que ofrecen potencial de crecimiento son Eslovaquia, Bulgaria, Ucrania y Reino Unido. Sobre la base de una evaluación de los países en los próximos 18 meses, los incentivos fiscales se están reduciendo considerablemente.

El endurecimiento de las políticas de incentivos en Europa está creando un momento difícil para las empresas europeas. Muchas se enfrentan ahora a unos inventarios sobredimensionados, pocas ventas y problemas de recursos en efectivo.

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Para crear un sistema de datos distribuido

AMD y HP apuestan juntos por las energías renovables ■ Advanced Micro Devices y Hewlett-Packard han firmado un acuerdo de colaboración con la Universidad de Clarkson (EE.UU.) e investigadores de la Universidad Estatal de Nueva York, que trabajarán conjuntamente para definir unos centros de datos ‘ecológicos’ que trabajen a partir de energías renovables. El proyecto tiene por objetivo crear un sistema de datos distribuido constituido por unidades portátiles de red que se colocarán en las granjas de energía tanto eólicas como solares.

La meta es para hacer frente a las necesidades de consumo energético de los grandes centros de datos que suponen un verdadero problema para que la ‘sociedad de la información’ siga creciendo. En muchos casos, los grandes centros de datos se encuentran cerca de las plantas de generación de energía tradicionales para asegurarse que puede conseguir un suministro adecuado de energía eléctrica.

Los investigadores estudiarán la viabilidad de compartir las cargas de trabajo entre los centros de datos portátiles ‘envasados’ en contenedores que se instalarán en diferentes granjas de producción de energía tanto solares como eólicas. Este estudio podría identificar nuevas formas de combinación de datos y servicios a partir de fuentes de energías renovables.

ENERGÍA Y DATOS La idea fundamental para su comercialización podría ser ampliar la oferta de los operadores de energías renovables de forma que no sólo pueden ofrecer la distribución de energía, sino que se puede complementar con el servicio de datos. Desde hace varios años los fabricantes de ordenadores han puesto a la venta complejos conjuntos se servidores y conmutadores ‘envasados’ en contenedores en forma bloques de construcción modular para conformar los centros de datos. Hasta la fecha nadie ha tratado de situar estos contenedores dispersos geográficamente en instalaciones de energías renovables.

El estudio se aborda el hecho de que las granjas de energía solar y eólica sólo generan energía de forma intermitente. De esta forma, los investigadores estudian la explotación de la economía de intercambio entre los diferentes parques de energías renovables conectándolas mediante fibra óptica.

Durante los primeros 12 a 18 meses del estudio, los investigadores caracterizarán el papel de las compensaciones de los costes de energía y de las redes de dichos sistemas.

En una segunda fase se pondrán a prueba los diferentes conceptos mediante la localización de los centros de datos portátil construido por HP en varias estaciones de generación de energía renovable.

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La UPM y el Laboratorio Lawrence Livermore investigarán juntos ■ La Universidad Politécnica de Madrid y el Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) de Estados Unidos han suscrito un Memorandum de Entendimiento (MoU) que pondrá en marcha un programa conjunto de investigación e intercambio de expertos en física de alta densidad de energía. También se trabajará en el desarrollo de la fusión nuclear inercial por láser desde la ganancia de energía en la National Ignition Facility hasta el planteamiento de un reactor de potencia a corto/medio plazo LIFE. Este último aspecto enlaza con el trabajo que el Instituto de Fusión Nuclear de la UPM realiza actualmente en el Proyecto Europeo HiPER. La colaboración entre el LLNL y el Instituto Fusión Nuclear de la UPM lleva más de treinta años desarrollándose en diversos campos de interés común, como la Física de los Plasmas de Alta Densidad que aparecen en la fusión nuclear inercial por láser para la obtención de energía. Esta relación se extiende también al desarrollo de nuevos Materiales bajo condiciones de altas presiones y bajo irradiación, Seguridad y Protección Radiológica, diseño de los Sistemas de Planta para el logro de un futuro Reactor de Fusión Nuclear por Láser.

CENTRO DE REFERENCIA El Laboratorio Nacional de Lawrence Livermore de EE.UU. está considerado un centro de referencia a escala mundial. El Instituto de Fusión Nuclear (DENIM) es un Instituto Universitario de Investigación de la UPM, con secciones adscritas de la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED) y la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) y, en proceso, la Universidad de Oviedo.

Fue creado para llevar a cabo investigación de excelencia al más alto nivel en el campo de la fusión nuclear.

El acuerdo firmado entre ambas instituciones se enmarca dentro del desarrollo internacional fomentado desde la institución universitaria, que procura, como señaló el rector de la UPM, “generar relaciones cada vez más estables. Buscamos alianzas estratégicas y este acuerdo no sólo subraya esta estabilidad sino que refuerza el ámbito experimental apoyado por nuestra institución, que en estos momentos, sin lugar a dudas, marca la diferencia”.

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LTE mediante WCDMA

Ubiquisys y TI colaboran en tecnología de femtocélulas de comunicaciones ■ Ubiquisys y Texas Instruments van a colaborar en el desarrollo de la tecnología móvil LTE (Long Term Evolution), en concreto utilizando WCDMA duales que permitirán mejorar la calidad de las redes de comunicaciones tipo femtocélula con células que combinen una portadora con soluciones de infraestructura adaptables a las necesidades de las empresas.

Ambas empresas quieren logran una célula de pequeñas dimensiones que ofrezca un elevado nivel de adaptación maximizando el rendimiento y la capacidad minimizando el coste. De esta forma los proveedores de servicios de comunicaciones se prepararían para un crecimiento sostenido del flujo de datos, un mercado en alto crecimiento los próximos años.

El nuevo concepto de femtocélulas supone trabajar en modo dual con cé-

lulas pequeñas de tipo WCDMA/LTE, que, de entrada proporcionan una migración de la tecnología LTE sin problemas, al mismo tiempo que permiten adaptar casi en tiempo real la capacidad creciente de los servicios de datos actuales y, finalmente, además, permiten ajustar el consumo de energía a las necesidades reales de la demanda.

La idea es ir montando femtocélulas tanto privadas como públicas que pueden dar servicio en espacios públicos, así como en entornos metropolitanos con estaciones base diseñadas para montarse en paredes o mobiliario urbano con una velocidad de hasta 150 Mbps LTE más 64 llamadas/84 Mbps WCDMA. Los primeros productos con esta tecnología estarán disponibles en el primer semestre de 2012.

Mouser dedica un micrositio web a las aplicaciones médicas ■ La electrónica médica es uno de los segmentos que más ha crecido en los últimos meses y cuyo potencial de crecimiento es mayor durante los próximos años: algunos analistas señalan que podría triplicar su volumen en un plazo de cinco años. Para cubrir esta necesidad Mouser ha creado una página web de aplicaciones médicas destinadas a la monitorización del paciente y al diagnóstico. Se trata del primer sistema que permite centrar la monitorización y el diagnóstico de pacientes con dispositivos tales como oxímetros de pulso, monitores de presión arterial, termómetros digitales y estetoscopios digitales.

La electrónica médica es además uno de los mercados verticales más exigente debido a una utilización de tecnologías muy complejas que, además, requieren una fiabilidad y seguridad de primer nivel que están muy regulados y controlados, por lo que son productos con un largo ciclo de desarrollo.

La idea de Mouser es, a partir de todos esos requisitos, crear un recurso único para mantener formado al ingeniero en todas las tendencias tecno-

lógicas y nuevos diseños aplicados a la tecnología médica. En la página se muestran los diferentes dispositivos, diagramas de bloques y los diferentes fabricantes entre los que se destacan Texas Instruments, Maxim, Honeywell y Microchip Technology.

Esta web ofrece soluciones para todas las funciones de sistema para cada una de las aplicaciones de monitorización de pacientes y diagnóstico, así como toda una variedad de recursos tecnológicos, como vídeos y guías de diseño.

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Configuraciones de uso más extendido

Sensado resistivo de corriente para una monitorización precisa Este artículo introduce los conceptos fundamentales de las resistencias para sensado de corriente y las técnicas de sensado de corriente, y destaca las ventajas e inconvenientes que presentan tres configuraciones de uso extendido para el sensado en el lado de alto potencial (high-side).

Darren Wenn Microchip Technology

E

l sensado de corriente es un requisito fundamental prácticamente en todo equipo que incorpore control electrónico o supervisión de su funcionamiento. Una monitorización más avanzada ofrece numerosas ventajas: mayor duración de la batería en dispositivos portátiles, mayor eficiencia y funcionamiento más silencioso de equipos que incorporen motores, detección más rápida de fallos y ventajas en cuanto a seguridad, por citar tan sólo algunas de estas ventajas. El control de la precisión depende de unas medidas precisas y es fundamental una monitorización precisa de la corriente.

RESISTENCIAS DE SENSADO La corriente casi siempre se mide de forma indirecta, a menudo deducida a partir de la tensión (V = I × R) que atraviesa una resistencia situada en la ruta de la corriente.

Las resistencias de sensado de corriente son de bajo coste, pueden ofrecer medidas de elevada precisión a partir de niveles muy bajos y medios de corriente y se pueden aplicar a circuitos CA y CC. Entre sus inconvenientes se puede señalar que hace falta añadir una resistencia en la ruta del circuito a medir, lo cual puede incrementar la resistencia de salida de la fuente y provocar efectos de carga indeseables, así como pérdidas de potencia (P = I2×R). Por tanto, las resistencias de sensado de corriente apenas se utilizan en aplicaciones de medida de corriente de baja y media intensidad.

Estos inconvenientes pueden minimizarse utilizando resistencias de sensado de valor reducido. Sin embargo,

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Figura 1. Sensado de corriente en el lado de bajo potencial (low-side).

en tal caso la caída de tensión en la resistencia de sensado podría ser lo suficientemente baja como para que se aproximara a la tensión de offset de entrada del circuito de acondicionamiento analógico, lo cual podría comprometer la precisión de la medida.

Si la corriente de medida tiene un componente significativo de alta frecuencia, la inductancia inherente de la resistencia de medida debe ser baja o la tensión reactiva desarrollada sobre ella degradará la precisión de la medida. Otros parámetros importantes en las prestaciones de una resistencia de medida son la tolerancia de la resistencia, el coeficiente térmico, la FEM térmica, así como los valores de temperatura y de potencia, que de-

bería ser lo suficientemente elevada para manejar picos de poca duración y transitorios.

SENSADO EN EL LADO DE BAJO Y DE ALTO POTENCIAL (LOW-SIDE Y HIGH-SIDE) Las dos técnicas básicas se pueden clasificar como sensado de corriente en el lado de bajo potencial (low-side) y de alto potencial (high-side); cada una de ellas presenta sus correspondientes ventajas e inconvenientes.

Tal como indica la figura 1, el sensado de corriente en el lado de bajo potencial (low-side) conecta la resistencia de sensado entre la carga y la tierra. Normalmente, la señal de tensión detectada

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(VSEN = ISEN × RSEN) es tan baja que se ha de amplificar por medio de circuitos amplificadores operacionales (p. ej., un amplificador no inversor) para obtener una tensión de salida medible (VOUT). Esta configuración proporciona una baja tensión de entrada en modo común, con la entrada y la salida en referencia a tierra, así como sencillez y bajo coste, pero es susceptible a las perturbaciones de la ruta de tierra y el nivel de tierra que ve la carga (circuito de aplicación) se eleva desde el nivel de tierra del sistema ya que RSEN añade una resistencia no deseada a la ruta de tierra. Otros inconvenientes son que no se detecta una corriente de carga elevada provocada accidentalmente por un cortocircuito (a tierra real), así como la necesidad de dispositivos con una baja VDD. En una configuración de fuente única, el aspecto más importante en el sensado de corriente en el lado de bajo potencial es que el rango de la tensión de entrada en modo común (VCM) del amplificador operacional incluya la tierra. Al seleccionar el sensado de corriente en el lado de bajo potencial donde no haga falta detección de cortocircuito se pueden tolerar perturbaciones de tierra.

Tal como muestra la figura 2, el sensado de corriente en el lado de alto potencial conecta la resistencia de sensado entre la fuente de alimentación y la carga, elimina los efectos de perturbación de tierra y permite conectar la aplicación directamente a tierra, así como activar la detección de corrientes de cortocircuito.

Sin embargo, el montaje de la medida debe estar en condiciones de manejar tensiones de entrada muy altas y dinámicas en modo común, lo cual incrementa la complejidad y los costes, y necesita dispositivos con una elevada VDD. En una configuración con una fuente de alimentación única, el rango de VCM del amplificador diferencial debe ser lo suficientemente amplio como para resistir elevadas tensiones de entrada en modo común y el amplificador diferencial ha de ser capaz de rechazar tensiones dinámicas de entrada en modo común.

IMPLEMENTACIÓN DEL SENSADO EN EL LADO DE ALTO POTENCIAL El sensado de corriente en el lado de alto potencial se suele seleccionar en aplicaciones en las que no se pueden tolerar perturbaciones de tierra y en las que se necesite detección de

Figura 2. Sensado de corriente en el lado de alto potencial (high-side).

Figura 3. Amplificador diferencial con un solo amplificador operacional.

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Figura 4. Amplificador de instrumentación con tres amplificadores operacionales.

cortocircuito, como monitorización y control del motor, protección frente a sobrecorrientes y circuitos supervisores, sistemas de seguridad en automoción y monitorización de la corriente de batería.

La figura 3 es la primera de varias configuraciones en el lado de alto potencial. Se trata de un solo amplificador diferencial basado en amplificador operacional que consiste en un amplificador operacional MCP6H01 y cuatro resistencias externas para amplificar la pequeña caída de tensión en la resistencia de sensado por la ganancia R2/R1, rechazando la tensión de entrada en modo común.

El factor de rechazo en modo común del amplificador diferencial (CMRRDIFF) viene determinado principalmente por las diferencias entre los valores resistivos (R1, R2, R1*, R2*) y no por el CMRR del amplificador operacional; unas resistencias con una tolerancia ajustada aumentarán el coste.

Para R2/R1 = 1, una tolerancia de la resistencia del 0,1% aportará en el peor de los casos un CMRRDIFF para CC de 54 dB. Si se utilizan resistencias del 1% la cifra será de tan sólo 34 dB [1].

RSEN debería ser mucho menor que R1 y R2 para minimizar los efectos de la carga resistiva. Las impedancias de entrada del amplificador diferencial, vistas desde V1 y V2, no están equiliSEP 11 | Mundo Electrónico

bradas. Obsérvese que el efecto de la carga resistiva y las impedancias de entrada no equilibradas degradará CMRRDIFF. La referencia de tensión (VREF) permite variar la salida del amplificador para que adopte una tensión más alta respecto a tierra. VREF debe suministrarse por medio de una fuente de baja impedancia para evitar que CMRRDIFF empeore.

En resumen, como muestra la figura 3, las tensiones de entrada (V1, V2) pueden representarse como tensión de entrada en modo común (VCM) y tensión de entrada en modo diferencial (VDM): V1 = VCM + VDM/2 y V2 = VCM + VDM/2 VOUT = (V1 – V2) × G + VREF = VDM × G + VREF,, donde G = R2/R1 Para evitar que VOUT sature los carriles de alimentación debe mantenerse dentro del rango de VOUT aceptable entre VOL y VOH. El rango de VCM en el amplificador diferencial se ha incrementado debido a los divisores resistivos obtenidos mediante R1, R2, R1* y R2*. En resumen, esto limita las especificaciones de VDM y VCM en el amplificador diferencial [1].

Por tanto, los amplificadores diferenciales ofrecen un razonable factor de rechazo en modo común, un amplio rango de tensión de entrada en modo común, bajo consumo de energía,

bajo coste y sencillez. Entre sus inconvenientes se encuentran los efectos de la carga resistiva, impedancias de entrada desequilibradas y el hecho de que el ajuste de la ganancia en el amplificador diferencial exige cambiar más de un valor resistivo.

AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN CON TRES AMPLIFICADORES OPERACIONALES La figura 4 muestra el amplificador de instrumentación formado por tres amplificadores operacionales (3INA), que amplifica tensiones diferenciales pequeñas y rechaza tensiones elevadas en modo común. Su primera etapa consiste en un par de buffers con alta impedancia de entrada (A1, A2) y resistencias (RF y RG) que evitan el efecto de la carga resistiva de entrada y el problema de las impedancias de entrada no equilibradas. Además, RF y RG incrementan las ganancias de tensión en modo diferencial (GDM) de los pares de buffers hasta 1 + 2RF/RG manteniendo las ganancias de tensión en modo común (GCM) en 1. Esto mejora notablemente el CMRR (CMRR3INA) del 3INA dado que CMRR = 20 log (GDM/GCM). Otra ventaja reside en que la ganancia total del 3INA puede modificarse ajustando solo la resistencia de RG sin ne-

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Figura 5. Amplificador de instrumentación con dos amplificadores operacionales.

cesidad de ajustar las resistencias de R1, R1*, R2 y R2*.

La segunda etapa se realiza mediante un amplificador diferencial (A3) que amplifica la tensión en modo diferencial y rechaza la tensión en modo co-

mún. En la práctica, la proporción R2/ R1 se fija normalmente en 1. CMRR3INA viene determinado principalmente por la ganancia de tensión en modo diferencial de la primera etapa y la tolerancia de adaptación neta de R2/R1 y

R2*/R1*. La tolerancia de las resistencias RF y RG no afecta a CMRR3INA. Para el 3INA existe un problema común que puede pasarse por alto fácilmente: el rango reducido de la tensión de entrada en

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Figura 6. Amplificador de instrumentación con dos amplificadores operacionales y RG adicional.

modo común (VCM). Volviendo a la figura 4, las tensiones de entrada (V1, V2) pueden representarse mediante la tensión de entrada en modo común (VCM) y la tensión de entrada en modo diferencial (VDM). Es decir, V1 = VCM + VDM/2 y V2 = VCM + VDM/2.

Los amplificadores (A1, A2) proporcionan una ganancia de tensión en modo diferencial (GDM) que es igual a la ganancia total (G) y una ganancia en modo común (GCM) igual a 1.

VOUT1, VOUT2 y VOUT debe permanecer dentro del rango de la tensión de salida permitida entre VOL y VOH. La configuración del 3INA también establece unos límites específicos para VDM y VCM y en concreto su rango de VCM se verá reducido notablemente cuando se trabaja en una configuración de alta ganancia.

El 3INA ofrece un elevado factor de rechazo en modo común (CMRR3INA), libertad frente a los efectos de carga resistiva, impedancias de entrada equilibradas y la capacidad de ajustar la ganancia total sin necesidad de cambiar más de un valor de resistencia. Además su rango de VCM se reduce y, el mayor número de amplificadores operacionales incrementa el consumo de energía y el coste.

AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN CON DOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES Si se compara con el 3INA, el INA con 2 amplificadores operacionales (2INA) de la figura 5 ofrece ahorros en SEP 11 | Mundo Electrónico

el coste y el consumo de energía. Sus impedancias de entrada también son muy altas, lo cual evita los efectos de la carga resistiva y el problema de las impedancias de entrada desequilibradas. Su factor de rechazo en modo común (CMRR2INA) viene determinado principalmente por la ganancia total y la tolerancia neta de adaptación de R2/R1 y R2*/R1*.

Tal como muestra la figura 5, las tensiones de entrada (V1, V2) pueden representarse como una tensión de entrada en modo común (VCM) y una tensión de entrada en modo diferencial (VDM). Es decir, V1 = VCM – VDM/2 y V2 = VCM + VDM/2. Una vez más, VOUT y VOUT1 deben estar dentro del rango de la tensión de salida permitidos entre VOL y VOH y esta configuración también establece límites a los valores de VDM y VCM. Al contrario del 3INA, el rango de VCM del 2INA se verá notablemente reducido cuando funcione en una configuración de baja ganancia. Además, la asimetría del circuito en la ruta de señal en modo común provoca un retardo de fase entre VOUT1 y V1, lo que degrada las características de CMRR en CA. Volviendo a la figura 5, la señal de entrada V1 debe pasar a través del amplificador A1 antes de que pueda restarse de V2 por medio del amplificador A2. Por tanto, VOUT1 está ligeramente retrasada y con variación de fase respecto a V2, lo cual supone una importante limitación.

La figura 6 indica que al añadir la resistencia RG entre las dos entradas invertidas, la ganancia total del 2INA se

puede configurar fácilmente ajustando sólo RG. Generalmente se escoge la proporción R2/R1 para establecer la ganancia mínima deseada. Otra ventaja que conlleva añadir la resistencia RG es que se puede evitar el uso de grandes valores resistivos para R2 y R2* en configuraciones de muy alta ganancia. Como con las restantes configuraciones, los cálculos detallados [1] marcan los requisitos para VDM y VCM para el 2INA con RG adicional.

Esta disposición del circuito final ofrece un elevado rechazo en modo común en CC (CMRR2INA), ausencia de efecto de la carga resistiva, impedancias de entrada equilibradas y reducción del coste y consumo de energía en comparación con el 3INA. Entre sus inconvenientes se encuentran un rango reducido de VCM, mal CMRR2INA en CA debido a la asimetría del circuito y la imposibilidad de trabajar con ganancia unidad. ● REFERENCIAS [1] Zhen, Yang, “Current Sensing Circuit Concepts and Fundamentals”, Nota de Aplicación de Microchip AN1332.

[2] Smither, M. A., Pugh, D.R. y Woolard, L.M., “C.M.R.R. Analysis of the 3-Op-Amp Instrumentation Amplifier”, Documentos Electrónicos, 2 Feb. 1989.

[3] Sedra, A.S. y Smith, K.C., “Microelectronic Circuits”, 4ª Edición, Oxford University Press, 1998.

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Revisión de la tecnología

Sensores magnetorresistivos (I) En las últimas dos décadas los sensores magnetorresistivos han suscitado gran interés. Pero ¿qué es un sensor magnetorresistivo? ¿Cómo funciona? ¿Qué aplicaciones tiene? Cada una de estas cuestiones será tratada en el presente artículo. En la primera parte se revisará su historia y sus principios básicos de funcionamiento, mientras que la segunda parte introducirá los sensores magnetorresistivos desde el punto de vista de su aplicabilidad.

J. Sánchez, D. Ramírez, S. Casans y A.E. Navarro Escuela Técnica Superior de Ingeniería. Dpto. de Ingeniería Electrónica, Universidad de Valencia. jaime.sanchez@uv.es

L

a magnetorresistencia es la propiedad que tienen algunos conductores eléctricos de variar su resistencia eléctrica por la acción de un campo magnético. La intensidad en el cambio de resistencia se cuantifica por el efecto magnetorresistivo (MR), que se define como la relación entre la máxima variación de resistencia y el valor mínimo de resistencia (MR(%) = 100·∆R/Rmin).

Las primeras referencias escritas respecto el efecto magnetorresistivo datan del año 1856. El fenómeno descrito por Lord Kelvin se conoce como efecto magnetorresistivo ordinario o

anisotrópico (AMR). En general es un fenómeno de baja intensidad donde el cambio de resistencia en la mayoría de los casos se encuentra entre el 23%. [1]. Ya en el siglo XX, a mediados de los años 80, se desarrolló la tecnología capaz de fabricar láminas de materiales con espesores nanométricos permitiendo el estudio y desarrollo de nuevos compuestos. En 1988 dos grupos de investigación experimentaron con estructuras multicapa donde el efecto MR se manifiesta con mayor intensidad. En reconocimiento a su aportación, Albert Fert [2] y Peter Grünberg [3] recibieron el Premio

Figura 1. Topologías típicas de las diferentes tecnologías MR: a) sensor AMR, b) sensor GMR, c) sensor TMR, d) curvas de magnetización.

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Nobel de Física en el año 2007 por el descubrimiento del efecto magnetorresistivo gigante (GMR).

El término “giant” fue el calificativo empleado por el grupo de Fert en su primera publicación para describir la magnitud del efecto MR observado (45%) comparado con los valores ofrecidos en la época (3%). Por su parte, el grupo de Grünberg empleó el calificativo “strong”, quizás porque los valores MR de sus experimentos fueron inferiores (10%). Se trataba de estructuras multicapa donde dos capas ferromagnéticas (Fe) son separadas por una capa no ferromagnética (Cr).

En pocos años se propusieron los primeros sensores con características de temperatura e intensidad de campo compatibles con aplicaciones reales. La aparición de esta nueva tecnología tuvo una rápida transferencia a la ingeniería, sobre todo en el área de almacenamiento de datos [4]. Tan solo 10 años después de su descubrimiento apareció el primer producto basado en sensores GMR, una cabeza lectora de disco duro. Sin embargo, como veremos a lo largo de este artículo existe una gran proliferación de trabajos donde se estudia la aplicabilidad de los sensores magnéticos GMR: automoción, robótica, medida de corriente, teledetección, tests no destructivos y biotecnología son algunos ejemplos. Hoy en día científicos e ingenieros continúan trabajando en el estudio y aplicación del efecto magnetorresistivo. Las nuevas líneas de investigación se centran en el efecto túnel (TMR), el cual deriva la tecno-

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logía GMR; la principal diferencia es que las capas ferromagnéticas están separadas por una capa aislante en lugar de una capa conductora.

Las topologías básicas de los sensores MR están representadas en la figura 1. La tecnología AMR es la más simple de todas en cuanto a número de capas y materiales. El proceso de fabricación es muy similar a los procesos típicos empleados para la integración de circuitos (fotolitografía, deposición y atacado). Los procesos de fabricación correspondientes a la tecnología GMR y TMR son un poco más complejos al incrementarse el número de materiales y capas.

La complejidad de fabricación puede ser compensada con el aumento de la sensibilidad y la reducción de tamaño. El tamaño del sensor TMR es 100 veces menor que la tecnología AMR, o 1000 veces menor que la tecnología de efecto Hall. Al reducir el tamaño del sensor aumenta la densidad de sensores por oblea producida, reduciendo el coste de fabricación.

La curva de magnetización para un sensor MR ideal está representada en la figura 2. En ella se distinguen tres regiones (lineal, no lineal, saturación) que dependiendo de la aplicación, tienen mayor o menor interés.

Las aplicaciones digitales se centran en las regiones de saturación, se busca el mayor cambio de resistencia posible y la zona lineal lo más estrecha posible. En aplicaciones lineales, la zona lineal del sensor debe presentar alta sensibilidad y ancho rango dinámico. En la realidad la curva de magnetización se caracteriza también por presentar cierto grado de histéresis que en aplicaciones lineales especialmente interesantes sea mínimo.

TECNOLOGÍA BASADA EN EL EFECTO MAGNETORRESISTIVO ANISOTRÓPICO Algunos materiales conductores como el permaloy (Fe 20%, Ni 80%) manifiestan el efecto magnetorresistivo anisotrópico. Por similitud en la explicación con el resto de tecnologías MR, un sensor AMR está compuesto por una única lámina de material. Está lámina de material posee un momento magnético que es libre de rotar bajo la influencia de un campo magnético externo.

La resistencia eléctrica del conductor depende del ángulo entre el vector magnético de la capa libre y la dirección de la corriente que lo atraviesa. La resistencia eléctrica decrece a medida que el ángulo del vector de

magnetización del permaloy se aleja del vector de la corriente que lo polariza. La resistencia es máxima cuando los vectores de magnetización son paralelos (ángulo 0) y mínima cuando los vectores son perpendiculares (ángulo 90º). Conviene resaltar que el ángulo es independiente del sentido del campo externo; por lo tanto, observando la resistencia no podemos conocer la dirección del campo. Esta respuesta no lineal es corregida mediante la inserción de una serie de láminas de aluminio, llamadas barber-pole, que se disponen sobre el conductor de permaloy en un ángulo de 45º respecto al vector de magnetización. En estas condiciones, la relación entre la resistencia eléctrica y el campo magnético viene dado por la expresión:

R ( H ) = R min +

DR (1 + sen 2q ) 2

Donde Rmin es la resistencia mínima del material, ∆R es la máxima variación de resistencia y θ el ángulo entre el campo definido por la corriente de polarización Ho y el campo magnético externo H:

q = sin-1

H H0

Las ecuaciones 1 y 2 son válidas para |H|≤|Ho|, mientras que R(H)=Ro para la zona de saturación |H|>|Ho|.

TECNOLOGÍA BASADA EN EL EFECTO MAGNETORRESISTIVO GIGANTE El efecto GMR se manifiesta en ciertos compuestos multicapa. La estructura más sencilla combina dos capas ferromagnéticas (NiFe, CoFe, Fe…) separadas por una fina capa conductora no magnética (Cu, Ru...). El va-

lor de la resistencia de conductor depende de la dispersión sufrida por los electrones al circular a través de la estructura multicapa.

En las estructuras GMR la dispersión sufrida por los electrones está en función de su momento de espín (giro) y del alineamiento de los vectores de magnetización entre las capas ferromagnéticas. Los fenómenos de dispersión se producen sobre todo en las regiones de unión de materiales.

El momento de espín de un electrón hace referencia a su momento angular descrito por la mecánica cuántica, este puede adoptar dos valores: espín + o espín -. En la figura 3 se observa cómo cuando la alineación de los vectores de magnetización de la capas ferromagnéticas es antiparalela todos los electrones sufren alta dispersión, mientras que cuando la alineación es paralela los electrones espín+ o espín – encuentran un camino de baja resistencia (dispersión) dependiendo de la dirección del alineamiento paralelo.

A partir de esta sencilla estructura evolucionaron los sensores GMR cuyo objetivo era inmovilizar una de las capas ferromagnéticas. En la figura 1b se muestra la estructura denominada válvula de espín donde se introduce una capa antiferromagnética (MnIr, PtMn…) para crear un campo magnético local que inmoviliza el vector de magnetización de la capa ferromagnética contigua, a partir de ahora capa inmóvil. Mientras que la otra capa ferromagnética es libre de rotar ante la influencia de un campo, a partir de ahora capa libre.

El efecto MR aumenta al reducir la capa separadora; sin embargo, al reducir la separación entre capas, el campo magnético generado por la capa antiferromagnética afecta a la capa libre reduciendo el efecto MR. Un espesor consensuado es 20-22 Å [5]. Para aplicaciones lineales el vec-

Figura 2. Curva de magnetización ideal de un sensor MR. Mundo Electrónico | SEP 11

tendencias

Componentes

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tor de magnetización de la capa inmóvil se fija perpendicularmente respecto de la capa libre. En este supuesto el valor de resistencia eléctrica puede aproximarse mediante la siguiente expresión:

1 R ( H ) = R min + × DR × (1- cos b ( H )) 2 Donde β(H) es el ángulo entre la capa inmóvil y la capa libre. La variación del vector de magnetización de la capa libre depende directamente de la relación entre el campo magnético externo H y los campos intrínsecos de la estructura GMR:

cos b ( H ) =

H + H bias + H acopio H0

Donde Hbias es el campo magnético empleado para centrar la curva magnética, Hacoplo es el campo magnético debido al acoplamiento entre la capa inmóvil y la capa libre. Por último, Ho hace referencia al campo magnético anisotrópico de la capa libre.

La curva característica de una válvula de espín se representa en la figura 1.d.

Las expresiones 3 y 4 son válidas en la región central |H+Hbias+Hacoplo|≤|Ho|, mientras que para la zona de saturación, R(H)=Rmax cuando |H+Hbias+Hacoplo|<|Ho|oR(H)=Rmin o cuando |H+Hbias+Hacoplo|<|Ho|.

TECNOLOGÍA BASADA EN EL EFECTO MAGNETORRESISTIVO TÚNEL Las estructuras TMR derivan de las estructuras GMR donde la capa conductora no ferromagnética es reemplazada por una capa aislante, normalmente de AlOX o MgO. Los electrones circulan a través de la lámina aislante por medio del efecto túnel de la mecánica cuántica. La conducción eléctrica a través de la capa aislante solo es posible si su grosor es del orden 0,5-3 nm. Como se deduce de los principios cuantomecánicos, los electrones tienen alta probabilidad de atravesar la capa aislante cuando los vectores de magnetización de las capas ferromagnéticas adyacentes están en alineación paralela y baja probabilidad cuando se encuentran en alineación antiparalela.

Estos dos estados se corresponden respectivamente con baja y alta resistencia. Aunque la variación de resistencia en las estructuras GMR y TMR se debe a principios físicos distintos, amSEP 11 | Mundo Electrónico

Figura 3. Ilustración de la dispersión sufrida por los electrones con espín+ y espín- en una estructura GMR básica.

bas tecnologías presentan una curva de característica similar y se basan en los mismos supuestos para inmovilizar una de las capas ferromagnéticas con la finalidad de obtener una respuesta lineal. En la figura 2c se puede ver una estructura TMR donde la capa inmóvil ha sido bloqueada por una capa antiferromagnética adyacente. En la figura 2d se observa como el efecto TMR ofrece el mayor cambio de resistencia de entre todas las tecnologías. Las estructuras donde la barrera aislante se implementa con AlOX ofrecen valores de hasta el 70%. El uso de MgO como capa aislante es más reciente y algunos trabajos indican cifras que alcanzan valores cercanos al 600% [6]. No obstante, el efecto TMR se reduce a valores del 20-40% para aplicaciones a temperatura ambiente y baja intensidad de campo magnético.

SENSORES MAGNETORRESISTIVOS La variación del campo magnético o de cualquier otra magnitud relacionada con él se puede medir utilizando una única magnetorresistencia. La técnica más inmediata para conocer la alteración del sensor MR es medir su resistencia utilizando la técnica de dos hilos. Si se requiere una medida de mayor precisión es aconsejable emplear la técnica de medida a cuatro hilos. Donde el valor de la resistencia se obtiene empleando una fuente de corriente constante que polariza al sensor MR y un voltímetro que mide la caída de tensión en la resistencia.

Con el fin de obtener un mayor rango de tensiones de salida se puede aumentar la corriente pero el autocalentamiento del sensor puede introducir desviaciones en la medida del campo magnético a debido a la deriva térmica de los sensores MR. Otra atractiva alternativa para medir pequeños cambios de resistencia con precisión es usar la configuración en puente de Wheatstone.

Se trata de un circuito con cuatro terminales formado por cuatro resistencias.

Como muestran los circuitos representados en la figura 4, dos de los terminales son empleados para polarizar el circuito bien mediante una corriente o una tensión constante, mientras que la diferencia de tensión de los otros dos terminales proporciona información referente al cambio producido en alguna de las cuatro resistencias.

Generalmente en los sensores MR se pueden encontrar configuraciones de puente de Wheatstone con dos o cuatro elementos activos. En la figura 4a y 4b se observa un puente polarizado a corriente constante Iυ con dos sensores expuestos al campo magnético y dos resistencias de valor fijo. La diferencia de tensión entre los terminales de salida es la misma para ambas topologías:

V d (H ) =

In × DR ( H ) 2

La opción 4a es la más implementada en sensores GMR y TMR al permitir fabricar todos los elementos MR en un único paso de deposición. La opción 4b requiere dos elementos MR idénticos pero con sensibilidades opuestas. El cambio de signo de la sensibilidad aumenta la complejidad del proceso de fabricación que implica un paso de deposición adicional y la rotación de la oblea para obtener un alineamiento opuesto del vector de magnetización de una de las capas ferromagnéticas. Las resistencias de valor fijo deben ser igual al valor nominal de los elementos sensores. En ocasiones las resistencias fijas son implementadas mediante elementos sensores MR apantallados magnéticamente. En ese caso, las variaciones de resistencia sufridas por los elementos MR apantallados pueden utilizarse para monitorizar la temperatura del puente de Wheatstone y así compensar la deriva térmica de la tensión de salida del puente.

La configuración en puente completo de Wheatstone se representa en figu-

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Figura 4. Circuitos de acondicionamiento de sensores MR en configuración puente de Wheatstone y polarizados a corriente constante.

BIBLIOGRAFIA [1] D. Ramírez Muñoz, J. Pelegrí Sebastiá, S. Casans Berga y A.E. Navarro Antón, '"Sensores magnetorresistivos. Principios y propiedades (I)," Mundo Electrónico, nº 327, enero 2002, pp. 44-48.

[2] M.N. Baibich, J.M. Broto, A. Fert, F.N. Van Dau, F. Petroff, P. Eitenne, G. Creuzet, A. Friederich y J. Chazelas, '"Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices," Phys.Rev.Lett., vol. 61, nº 21, pp. 2472-2475.

[3] G. Binasch, P. Grünberg, F. Saurenbach y W. Zinn, '"Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange," Physical Review B, vol. 39, nº 7, pp. 4828-4830.

[4] The Royal Swedish Academy of Sciences, '"The Nobel Prize in Physics 2007".

[5] P P Freitas, '"Magnetoresistive sensors," Journal of Physics: Condensed Matter, vol. 19, nº 16, pp.

165221.

[6] S. Ikeda, J. Hayakawa, Y. Ashizawa, Y.M. Lee, K. Miura, H. Hasegawa, M. Tsunoda, F. Matsukura y H. Ohno, '"Tunnel magnetoresistance of 604% at 300 K by suppression of Ta diffusion in CoFeBMgOCoFeB pseudo-spin-valves annealed at high temperature," Appl.Phys.Lett., vol.

93, nº 8.

ra 4c. Este circuito proporciona la mayor variación de señal dada una variación de campo magnético. La diferencia de tensión en los terminales de salida es:

V d ( H ) = I n × DR ( H ) Generalmente las aplicaciones que utilizan cuatro sensores activos presentan alguna peculiaridad que permite rotar el campo magnético a medir. De esta forma se pueden fabricar los cuatros sensores bajo las mismas condiciones en una sola deposición minimizando así las discrepancias entre ellos. Toda diferencia produce un desequilibrio inherente ante campo magnético nulo y su aportación a la tensión de salida se denomina tensión de offset. En el caso particular de un sensor MR en configuración de puente completo de Wheatstone es recomendable su polarización mediante una corriente constante porque reduce la deriva térmica de la tensión de salida del puente.

En la segunda parte de este artículo se revisarán las aplicaciones de los sensores magnetorresistivos. Por ejemplo, se tratará el papel de los sensores MR en la rápida evolución de los sistemas de almacenamiento de datos.

AGRADECIMIENTOS Los conocimientos expuestos han sido posibles gracias al soporte financiero del proyecto el proyecto ENE2008-06588-C04-04 del Ministerio de Ciencia e Innovación de España y del Fondo Social Europeo para el Desarrollo Regional. ●

“Los procesos de fabricación correspondientes a GMR y TMR son un poco más complejos que para AMR al incrementarse el número de materiales y capas”

“La variación del campo magnético o de cualquier otra magnitud relacionada con él se puede medir utilizando una única magnetorresistencia”

“En el caso particular de un sensor MR en configuración de puente completo de Wheatstone es recomendable su polarización mediante una corriente constante porque reduce la deriva térmica de la tensión de salida del puente”

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tendencias

Electrónica de potencia

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Control en tiempo real

Nueva topología para sistemas complejos Una nueva topología revoluciona los complejos sistemas de control digitales a tiempo real.

La estructura del circuito de muestreo analógico determina el rendimiento de los sistemas de alimentación eléctrica de regulación digital.

Andreas Mangler Rutronik

T

anto si se trata de una centralita electrónica para vehículos eléctricos o híbridos como de un inversor para instalaciones fotovoltaicas (FV), los sistemas de regulación en tiempo real van haciéndose más y más complejos. La supervisión y el control rápido y preciso del circuito regulador es cada vez más relevante, asegurando así la eficiencia del sistema y contribuyendo a que una aplicación pueda ser realmente autónoma. Y sin embargo los fabricantes se enfrentan además a la necesidad de responder ante la presión sobre los precios ejercida por el mercado. Asimismo, la utilización de una nueva topología permite un registro de datos de medición más rápido, preciso y económico en circuitos reguladores complejos.

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Además de la tendencia a incrementar la velocidad en el procesamiento de señal analógica, se impone la necesidad de obtener valores absolutos de forma cada vez más rápida y con una mayor precisión en las mediciones. Para ello se requiere flexibilidad en la resolución, velocidad y escalabilidad del sistema en relación con los conversores A/D monolíticos integrados. “Su utilización en sistemas de control precisos, consistentes en lazos de control individuales, garantiza una estrategia operativa óptima para la totalidad del sistema, así como la máxima eficacia con el menor tiempo de latencia posible”. “Por este motivo, hemos desarrollado una nueva topología que permite una conversión A/D más eficiente, universal y espe-

“La utilización de una nueva topología permite un registro de datos de medición más rápido, preciso y económico en circuitos reguladores complejos”

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Figura 1. Topología típica de un inversor monofásico con un bucle regulador DSP.

cífica con una relación calidad/precio imbatible”. Ésta se basa en un proceso CMOS y en una tecnología SAR de base, que, gracias a una perfecta interacción con la tecnología de conexión, evita errores de funcionamiento y los problemas que de ellos se derivan en la totalidad de la secuencia de procesamiento de señal. La topología y el perfil de funcionamiento requerido para los inversores FV definen la oferta de soluciones.

INVERSORES FV MONOFÁSICOS: EL EJEMPLO CLÁSICO DE SOLUCIONES DE ALTA EFICIENCIA Los inversores FV de alta potencia deben cumplir tres objetivos principales: maximizar el rendimiento de los paneles FV, garantizar la máxima eficiencia posible y alimentar una potencia activa sin porción compleja en el formato más puro.

Una topología de uso frecuente en los inversores monofásicos es la configuración de puente completo con un transformador de red en la salida de CA. Con esto, la corriente de la red suministrada equivale a la corriente de salida del transformador. Dado que en la entrada del transformador no se regula la proporción de CC, ésta causa errores de funcionamiento y distorsiones no deseadas al funcionar en la saturación del núcleo. Una solución sencilla para evitar un comportamiento de saturación es la regulación de la corriente de entrada. Puesto que se produce un factor de potencia

menor, especialmente cuando se trabaja con cargas más bajas, los nuevos diseños en el rango de potencia baja usan en su lugar topologías sin transformador.

En comparación con los inversores provistos de transformador, las nuevas topologías suponen un ahorro en términos de tamaño, peso y costes, además de una eficiencia ligeramente mayor. No obstante, la topología sin transformador también tiene algunos inconvenientes. Sin la separación galvánica entre el panel FV y la red eléctrica, las altas capacidades parásitas del panel FV contribuyen en gran medida a la fuga a tierra de pérdidas de corrientes. Estas corrientes de fuga elevan enormemente la transmisión de perturbaciones electromagnéticas, así como el acoplamiento de interferencias, y provocan elevadas distorsiones armónicas que pueden sobrepasar ampliamente los valores límite establecidos.

El resultado se traduce en una desconexión obligatoria de la instalación FV de la red. Por este motivo, la selección de una topología de inversor adecuada, así como del procesamiento de señal idóneo para la regulación de la corriente y de la tensión utilizada, resulta de vital importancia.

EL MÁXIMO RENDIMIENTO DE LOS PANELES FV El rendimiento de los paneles FV es relativamente escaso y además depende de la meteorología, la temperatura, la época del año y la sombra.

“No obstante, la eficiencia de una ins-

talación FV no sólo depende de los paneles, sino del funcionamiento de la totalidad del sistema”. Para ello es esencial la aplicación de un algoritmo MPPT óptimo (Maximaler Power Point Tracking, seguimiento del punto de máxima potencia) en combinación con todos los parámetros marginales.

La obtención de este punto de funcionamiento óptimo y la regulación de la totalidad del sistema de forma acorde a éste constituye el objetivo central de la fase de desarrollo. Para ello, se requieren unas propiedades dinámicas óptimas del sistema de regulación sin que se produzca una oscilación no deseada en relación con el punto de potencia máximo.» En los sistemas FV de alta potencia, se utiliza el método de correlación de rizado para la medición y regulación de la tensión de rizado y de la corriente de rizado. En la figura 1 se muestra la topología de un inversor FV monofásico típico.

Para lograr el máximo rendimiento energético deben mantenerse al mínimo la tensión y la corriente de rizado alrededor del punto de potencia máximo. Esto resulta particularmente importante con los inversores monofásicos, ya que, en la práctica, y debido a los efectos parásitos de la alta señal de rizado, la potencia instantánea del panel FV es claramente menor que la potencia media del inversor. Esto debe contrarrestarse por medio de grandes condensadores electrolíticos de CC en la entrada y salida de CC/CC en detrimento del tiempo de vida útil y de la fiabilidad del inversor. En los sistemas trifásicos, la potencia de salida es mayoritariamente constante, por lo que no se requiere el uso de grandes condensadores de CC. Otras ventajas adicionales, como la reducción de costes y una mayor fiabilidad del sistema, sugieren la necesidad de un nuevo enfoque: la utilización de una topología trifásica incluso en instalaciones de baja potencia.

El perfil requerido en cuanto al procesamiento de la señal analógica y digital comprende los siguientes aspectos: - El muestreo síncrono simultáneo de todas las señales analógicas del circuito regulador.

- El mantenimiento de una tolerancia de tensión estática reducida en la salida con la menor proporción posible de vibraciones armónicas en todas las situaciones de funcionamiento.

- Un funcionamiento de fase síncrono con la red que debe suministrarse.

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tendencias

Electrónica de potencia

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microcontrolador o DSP de alto rendimiento con sus valores máximos y mínimos.

En la figura 2 se muestra la diferencia entre un procesamiento de señal secuencial y uno paralelo, así como los errores de muestreo del sistema derivados del procesamiento paralelo en el funcionamiento en tiempo real.

Figura 2. El procesamiento de señal secuencial en comparación con los sistemas de muestreo simultáneo.

- La generación de una tensión sin proporción de corriente continua.

- Distorsiones armónicas reducidas en la tensión de salida y la generación de una señal sinusoidal pura.

- Una tensión de rizado residual baja.

- Una tensión de rizado de entrada reflectiva baja en los bornes del panel FV. - Un funcionamiento al 100% de la regulación en tiempo real.

- Evitar un procesamiento asíncrono secuencial de la señal analógica, así como los tiempos muertos en el circuito regulador que de ello se derivan.

Si se tienen en cuenta los componentes utilizados en la práctica, a primera vista, parece que todo es correcto.

Sin embargo, si en el desarrollo se analiza más detenidamente la topología de los microcontroladores de señal mixta y de los DSP, se advertirá rápidamente que la topología del procesamiento de señal analógica no coincide con el perfil requerido.

MUESTREO SÍNCRONO: IMPRESCINDIBLE PARA UN PROCESAMIENTO DE SEÑAL DE FASE LINEAL Los sistemas de muestreo simultáneo síncrono son imprescindibles para el procesamiento de señales de corriente y de tensión, tanto en el panel FV como en la red. Por este motivo, se requieren sistemas de regulación en tiempo real, que sólo pueden funcionar cuando las señales analógicas se captan de forma paralela y simultánea. Aquí se desaconseja absolutamente un procesamiento secuencial de las señales analógicas por medio de multiplexores ya que SEP 11 | Mundo Electrónico

con esto se pierde la información de la fase. Además, existen otras razones para desestimar completamente al multiplexor como un interruptor ideal: las capacidades de entrada, la resistencia de encendido, la capacidad de salida y las interrupciones de protección en la entrada constituyen una red compleja con efectos inesperados sobre la frecuencia y la fase que impiden el funcionamiento de regulación deseado, como desplazamientos de carga entre los canales, un reducido rechazo de modo común o una sobrealimentación dinámica sin respetar un tiempo de ataque más prolongado. Por experiencia, sé que estas características no aparecen descritas, o ni siquiera se especifican en ninguna ficha técnica de un

RECHAZO DE PERTURBACIONES DE MODO COMÚN POR MEDIO DE UNA ESTRUCTURA DE ENTRADA TOTALMENTE DIFERENCIAL En el modo común, ambas entradas soportan la misma tensión con la misma magnitud y fase. Estas perturbaciones suelen producirse en gran medida en inversores FV con etapas de conmutación de alta frecuencia.

Para las entradas totalmente diferenciales, suele indicarse el comportamiento de rechazo de modo común (CMRR). Éste describe la capacidad del convertidor A/D o de las etapas de procesamiento de señal antepuestas de rechazar un modo común (de CC y CA). Un modo común de CC en una entrada del convertidor A/D tiene el mismo efecto que un offset de entrada de CC. Generalmente, el cable de señal del sensor y el cable a tierra suelen estar físicamente cerca el uno del otro y provocan juntos una perturbación de modo común; por ejemplo, en la medición de corriente con shunts.

El comportamiento de rechazo de modo común se define como el comportamiento entre la amplificación de la tensión diferencial y la de modo común. Dado que con entradas total-

Figura 3. Con una estructura de entrada totalmente diferencial puede alcanzarse por definición una relación señal/ruido con una mejora de aproximadamente 3 dB. Las pruebas prácticas muestran mejoras de hasta 6 dB.

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Figura 4. Típica señal de corriente del inversor con un alto nivel de distorsión.

mente diferenciales, sólo se produce un pequeño cambio de código en la salida en comparación con el propio modo común, el comportamiento de rechazo de modo común también puede definirse de forma logarítmica.

Esto también depende de la frecuencia: si se aumenta la frecuencia del modo común, resulta cada vez más difícil mantener el ajuste de fase (phase matching) entre AIN (+) y AIN (-) para un correcto rechazo de modo común.

Por este motivo, el rechazo de modo común suele ser menos eficiente en condiciones de alta frecuencia.

Con los convertidores A/D en aplicaciones con inversor, el matching (la desviación recíproca de las capacitancias de entrada y de t/h) de la estructura de entrada diferencial es uno de los parámetros más importantes para corregir la diferencia nominal/real del circuito regulador a cero. Para ello, se requiere una sintonía perfecta entre el diseño de conexión y la tecnología de proceso CMOS adecuada, así como la mejor reproducibilidad posible de los condensadores CMOS en femtofaradios (fF). La práctica ha demostrado que para obtener una precisión y resolución de diez a doce bits, es imprescindible utilizar una entrada diferencial, ya que permite un alto rechazo de modo común. Para un rechazo de modo común dinámico sobre la frecuencia, deben seleccionarse convertidores A/D totalmente diferenciales, ya que ofrecen el mejor rendimiento debido al rechazo de modo común de CC y de CA dinámica.

LA SELECCIÓN ADECUADA DE LOS PRODUCTOS DETERMINA EL RENDIMIENTO DE TODO EL SISTEMA La selección de la topología adecuada del inversor no es un asunto trivial: la configuración sin transformador

y la configuración con transformador de salida ofrecen sus ventajas e inconvenientes. Asimismo, el comportamiento de la regulación se ve influido de forma determinante por las características parásitas. Para lograr resultados óptimos en las clases de

“El sistema de nuevo desarrollo constituye un gran paso hacia delante en el camino hacia la fabricación de convertidores A/D de aplicación universal” potencia más reducida, el ingeniero de desarrollo debe realizar un análisis detallado de la topología. El procesamiento de señal analógica ofrece un potencial de optimización enorme, ya que reduce el gasto de filtros pasivos y puede mejorar el comportamiento de regulación del regulador propor-

cional-integral por medio de procedimientos de compensación. Para poder asesorar a nuestros clientes, hemos llevado a cabo un amplio desarrollo de los principios fundamentales.

El resultado es un sistema económico de convertidor A/D con resoluciones de 12 a 20 bit capaz de registrar los datos de medición de una manera extremadamente rápida con un nivel de precisión inigualable. Además, puede suprimir perfectamente las frecuencias parásitas sin perjudicar a la dinámica excepcional de la totalidad del sistema. Anteriormente, con las tecnologías existentes, esto no era posible. Por este motivo, el sistema de nuevo desarrollo constituye un gran paso hacia delante en el camino hacia la fabricación de convertidores A/D de aplicación universal. Por ejemplo, en los microcontroladores y DSP existentes, es inútil tratar de encontrar sus características funcionales, así como unas especificaciones de mínimos y máximos definidas. Además, la topología de este nuevo sistema utiliza un proceso CMOS económico. La posibilidad de producir un mayor número de componentes y de realizar una agrupación de volúmenes de compra, supone también un paso más para aclarar un poco el diversificado mercado de los convertidores A/D. El perfil típico requerido y los datos de referencia del sistema son los siguientes: - Rango de tensión de entrada ±VREF / 2.

- Utilización de una tensión de referencia interna o externa.

- Resolución: 12, 16, 18 y 20 bit.

- Linealidad integral de 12 bit o más.

- Un mínimo de dos canales de entrada diferencial por convertidor A/D. - Alto rechazo de modo común a través de entradas diferenciales.

Figura 5. Regulador de corriente d-q para un inversor monofásico.

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- Un filtro paso bajo simétrico de 256 Hz. - Filtrado digital por medio de la determinación del promedio a partir de 64, 128, 256, 512, 1024 y 2048 valores (con una supresión simultánea de la frecuencia de red de 50 Hz/60 Hz y sus variaciones) o de la supresión de otra frecuencia parásita definida.

- Alta frecuencia de muestreo (1 MHz) en el modo de descarga única (Single Shot Mode, medición individual), capacidad de funcionamiento en tiempo real; por ejemplo, en circuitos reguladores.

- Comprobadores programables digitalmente con el posterior filtro digital integrado.

- Reducido tiempo de latencia en la medición individual.

- Tecnología de troceador (chopper) para supresión del offset de señal en el rango de modo común del conversor A/D (compensación de la saturación del núcleo del transformador).

- Control secuencial con sincronía de tiempo y de red de la etapa de entrada del chopper.

- Mediciones reproducibles de alta resolución.

- Excepcional relación precio/rendimiento de la topología.

Con esto, los nuevos convertidores A/D están un paso más cerca de alcanzar un uso universal ideal capaz de satisfacer todos los requisitos y que pueda ajustarse de forma específica según su aplicación a través de un circuito externo. El corazón de la parte analógica lo componen los multiplexores de entrada, el conmutador de polaridad chopper y el secuenciador de temporización chopper (Chopper Timing Sequencer), que procesa la señal de forma com-

“El microcontrolador controla el Chopper Timing Sequencer, procesa el flujo de datos de la variedad de muestras y calcula el promedio”

pletamente diferencial y la transmite al condensador de muestreo y retención (S&H). A su vez, la parte digital está compuesta por un microcontrolador de alto rendimiento que se configura por medio de una memoria flash interna. El microcontrolador controla el Chopper Timing Sequencer, procesa el flujo de datos de la variedad de muestras y calcula el promedio.

Con el uso de las distintas configuraciones de interruptor y de la conmu-

Figura 6. Diagrama de bloques del convertidor A/D SAR basado en troceador (chopper).

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tación de polaridades del interruptor de entrada, se activa una rápida medición individual con la máxima tasa de muestreo del convertidor SAR. De esta manera, el usuario puede iniciar y procesar rápidamente la primera medición con una precisión de 12 bit para, una vez transcurridos 20 ms (50 Hz), obtener un resultado promedio de 16 a 20 bit en el microcontrolador. Debido a las reducidas capacidades parásitas, los tiempos de conmutación de los multiplexores para el funcionamiento con chopper son tan cortos que sólo el circuito de filtro externo constituye una limitación de tiempo. Para una especificación detallada de la tecnología de conexión y de su puesta en práctica, hemos preparado una extensa documentación de la aplicación, que incluye hasta soluciones patentables. Con mucho gusto pondremos esta documentación a disposición de nuestros clientes. ●

tendencias

Diseño

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Se amplía la oferta de materiales

Eficiencia energética y funcionalidad, nuevos retos para la gestión térmica El mercado propone una amplia variedad de materiales que optimizan la gestión térmica, contribuyendo así decisivamente a minimizar el consumo de energía, así como a facilitar el diseño del circuito.

Mark Carter Ingeniero de Aplicaciones, Chomerics Europe

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omo respuesta a las preocupaciones generalizadas que se relacionan con el impacto sobre el medio ambiente, la sostenibilidad y la necesidad de minimizar el consumo energético, los fabricantes de equipos electrónicos se centran ahora más que nunca en conseguir altos niveles de eficiencia para sus diseños de circuitos.

Esta afirmación no solo es cierta para equipos alimentados por la red eléctrica sino también para equipos portátiles alimentados por batería, ya que los diseñadores comprimen cada vez más funciones en los productos e intentan alargar al máximo el ciclo de vida útil de las baterías.

Una mayor eficiencia se traduce en menos pérdidas, lo que a su vez genera menos calor residual. Este aspecto, considerado por sí solo, es potencialmente una buena noticia para los diseñadores y parece que podría reducir los retos de gestión térmica

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con los que se enfrentan a la hora de diseñar nuevos productos. En la realidad, sin embargo, las ventajas térmicas del diseño de circuitos de alta eficiencia se ven a menudo contrarrestadas por el calor que se genera debido al encapsulamiento cada vez más denso de los componentes (más dispositivos en un espacio menor para soportar una funcionalidad más amplia). Además, factores como la ventilación limitada de equipos electrónicos portátiles, que es consecuencia de la necesidad de impermeabilizar las cajas contra la entrada de humedad y polvo, contribuyen también a agravar el problema general de la gestión térmica. Por lo tanto, aunque el origen de los problemas de la gestión térmica puede variar de un caso a otro, estos factores siguen siendo un elemento crítico y deben abordarse eficazmente para conseguir un diseño final fiable y robusto.

Por su alto consumo de energía, los ventiladores son la opción menos deseada para disipar el calor en equipos alimentados por la red eléctrica y por batería. Aparte del consumo energético, los ventiladores ocupan un espacio valioso en un diseño, presentan retos de ingeniería, son ruidosos y, puesto que constan de piezas móviles, pueden fallar.

Paralelamente al avance de la electrónica en nuestra vida diaria y al diseño de componentes y productos cada vez más compactos, se han ampliado la oferta y la variedad de materiales de gestión térmica para afrontar los nuevos retos. Hace 25 años probablemente no se hablaba mucho de equipos electrónicos portátiles y los productos de ubicación fija tenían un formato mucho más grande. Con niveles de funcionalidad significativamente más bajos, se necesitaban muchos menos componentes para

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un producto determinado. El resultado neto se concretó en cajas con componentes de gran tamaño convenientemente separados entre sí, que no suponían grandes retos térmicos.

En el caso de surgir problemas de gestión térmica, se solucionaban con ventiladores, pastas térmicas y disipadores de calor.

De acuerdo con la noción simple descrita en la Ley de Moore se ha observado la tendencia a largo plazo de que el número de transistores que se pueden incorporar económicamente a un circuito integrado se duplica aproximadamente cada dos años. Además, muchos fabricantes de componentes han sido capaces de integrar la funcionalidad, ofrecida anteriormente por múltiples dispositivos discretos, en soluciones compactas de un solo encapsulado. Esto ha dado lugar a la proliferación constante de pequeños productos portátiles de alta funcionalidad, que los consumidores desean y que han cambiado de modo irreversible nuestro estilo de vida y trabajo. En los diseños compactos y sellados, los dispositivos integrados apretados requieren una gestión térmica cuidadosa. Muchos materiales de gestión térmica a menudo no cumplen su función; por este motivo, la oferta disponible para el ingeniero de diseño se ha ampliado para incluir una serie de nuevos materiales y métodos.

GELES SECADOS POR COMPLETO Las siliconas precuradas fácilmente moldeables y aplicables, que constan de un solo componente, son ideales para rellenar huecos amplios e irregulares en equipos electrónicos. La pasta viscoelástica es un material de

“Muchos fabricantes de componentes han sido capaces de integrar la funcionalidad, ofrecida anteriormente por múltiples dispositivos discretos, en soluciones compactas de un solo encapsulado”

silicona completamente curada y de forma estable que requiere poca o ninguna fuerza de compresión para deformarse durante el montaje. Gracias a esta característica, se evita forzar juntas de soldadura y conductores, lo que puede originar fallos prematuros del dispositivo o daños a la placa de circuito con la que está conectado.

En algunos casos la gestión térmica hace indispensable que se aísle eléctricamente el dispositivo del bastidor o del disipador térmico al que está sujetado utilizando un gel térmico.

En este caso, la inclusión de pequeñas perlas de vidrio en el gel puede frenar eficazmente la compresión.

De este modo se garantiza que las dos superficies no entren en contacto físico directo.

ALMOHADILLAS AISLANTES Generalmente se trata de un material muy delgado (aproximadamente 0,25 mm) que se compone de un elastómero de silicona mezclado con

un relleno de conductividad térmica.

Se utiliza comúnmente una tela de fibra de vidrio para reforzar el material y proporcionar resistencia al corte, que invalidaría las características de aislamiento eléctrico del material.

Para aplicaciones con presiones más altas de montaje o con mayor riesgo de corte, se ofrecen otros materiales portadores más resilientes. Existe una gran variedad de materiales de almohadillas aislantes que utilizan rellenos diferentes para ofrecer varios niveles de rendimiento térmico y eléctrico. También se deben especificar opciones como revestimientos adhesivos de baja pegajosidad, que pueden ser útiles en el montaje.

CINTAS ADHESIVAS Las cintas conductoras térmicas son una alternativa eficaz a las fijaciones mecánicas, tales como tornillos, clips y remaches, para unir disipadores térmicos con encapsulados de cerámica o metal de dispositivos. Además de acelerar el montaje y ahorrar espacio, también pueden reducir los costes de materiales.

ALMOHADILLAS DE RELLENO El más eficaz de los materiales de interfaz térmica de nueva generación quizá sean las almohadillas basadas en silicona para rellenar huecos. Estas han permitido que la caja o el bastidor del equipo disipe el calor en vez de usar un disipador térmico ad hoc costoso y pesado. Al meter una pieza de material blando para rellenar el espacio entre un dispositivo que requiere gestión térmica y su caja, el calor se puede canalizar eficazmente hacia fuera. Puesto que la caja del equipo suele disponer de una amplia superficie que ofrece una ruta térmica diMundo Electrónico | SEPS 11

tendencias

Diseño

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recta hacia el exterior, la adopción de esta solución también puede eliminar la necesidad de ventiladores donde antes se requerían para un diseño específico. Asimismo, en algunas aplicaciones, las almohadillas de relleno permiten un diseño completamente hermético y, por consiguiente, son idóneas para entornos adversos con presencia de humedad.

Los materiales de almohadillas de relleno están disponibles en una amplia gama de espesores que ahora superan los 5 mm, lo que permite rellenar incluso huecos muy grandes.

Gracias a su naturaleza extremadamente blanda (de tan solo 4 Shore 00) se consiguen amplias tolerancias mecánicas simplemente con bajas fuerzas de montaje. La mezcla exacta del relleno basado en silicona a partir de materiales con diferentes características de conductividad térmica ofrece una variedad que permite a los diseñadores seleccionar un material que se ajuste precisamenSEP 11 | Mundo Electrónico

“Los materiales de almohadillas de relleno están disponibles en una amplia gama de espesores que ahora superan los 5 mm, lo que permite rellenar incluso huecos muy grandes”

te a los requisitos térmicos de su diseño específico. Este es un aspecto importante ya que los materiales con mejores características térmicas –con valores máximos de aproximadamente 4,0 W/m-k– normalmente usan ingredientes más caros o deben cumplir requisitos más estrictos en cuanto a su mezcla.

Los materiales de relleno a menudo

están disponibles en una variedad de soportes de fibra de vidrio o de papel de aluminio, y estos últimos son los que tienen mejores características térmicas. Un adhesivo acrílico muy resistente y sensible a la presión puede simplificar el montaje y posibilitar una fijación permanente del relleno a superficies frías.

RESUMEN De cara al futuro, la oferta de equipos electrónicos disponibles tanto para empresas como para los consumidores, así como su funcionalidad, parece crecer a un ritmo imparable. Los usuarios finales tienden a atribuir más importancia a la forma, la función y al consumo energético.

Al mismo tiempo, los diseñadores de equipos tendrán que seguir afrontando eficazmente los retos de gestión térmica para que sus productos sean fiables y robustos, características imprescindibles para los usuarios finales. ●

productos y servicios

la solución

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Análisis de muy alta precisión

Osciloscopios digitales de Tektronix con análisis de modulación óptica Tektronix ha desarrollado cuatro nuevos modelos de osciloscopios para su serie de alta gama DPO/DSA70000D, caracterizados por velocidades de muestreo en tiempo real de hasta 100 GS/s en dos canales y un ancho de banda analógico de hasta 33 GHz en cuatro canales. Los nuevos modelos de osciloscopios aportan un elevado nivel de precisión en la medida de señales eléctricas mediante múltiples canales. Utilizan una tecnología 8HP de SiGe de IBM para incorporar un circuito de alto nivel que incorporan transistores bipolares de muy alta velocidad directamente sobre la misma pastilla que los CMOS estándar, permitiendo así un tiempo de subida muy rápido en canales múltiples en comparación con otros equipos similares. A esta característica se le une una elevada sensibilidad y bajo ruido por lo que puede utilizarse para caracterización de señales ópticas, RF y datos serie por encima de 20 Gbps.

Esta nueva familia de osciloscopios de Tektronix aporta unas mayores prestaciones y elevados niveles de precisión en sus instrumentos en tiempo real con una velocidad de muestreo de 100 GS/s en dos canales o de 50 GS/s en cuatro canales, para lograrlo utiliza una nueva tecnología con circuitos de SiGe de IBM que permiten alcanzar elevados niveles de sensibilidad por lo que son adecuados para trabajos de desarrollo, validación, depuración y verificación. El tiempo de subida para una caracterización de señales es de 20 ps lo que proporciona una valiosa información sobre las comunicaciones.

Gracias a su sensibilidad de entrada de 62,5 mV permite visualizar señales de baja amplitud comunes en los sistemas LVDS. Además incorpora una nueva funcionalidad de disparo visual que permite captar formas de onda o eventos de muy

CARACTERISTICAS TÉCNICAS ■ Velocidad muestreo en tiempo real hasta 100 GS/s sobre 2 canales.

■ Ancho de banda analógico de hasta 33 GHz en 4 canales.

■ 10 TS/s de muestreo en tiempo equivalente.

■ Sensibilidad de 62,5 mV a escala completa.

■ Conexión con herramientas de terceros como Matlab o Microsoft .NET. ■ Cuatro modelos disponibles: DPO73304D y DSA73304D con 33 GHz de ancho de banda, y DPO72504D y DSA72504D con 25 GHz de ancho de banda.

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alta velocidad. También se ha actualizado el conjunto de herramientas DPOJET para permitir la medida mejorada de jitter y su separación del Bounded Uncorrelated Jitted (BUJ), que se produce en las interferencias con señales por encima de 10 Gbps y que permite la caracterización más completa de la señal.

Al igual que el resto de la gama TDS70000 puede trabajar con software de terceros y herramientas de análisis de alto nivel como Matlab o lenguajes como Microsoft .NET de forma que los usuarios pueden incluir las formas de onda insertadas dentro de los algoritmos de procesamiento de datos, por lo que se mejora considerablemente la medida de señales y la realización de filtros específicos.

CARACTERIZACIÓN DE FPGA Estos cuatro osciloscopios pueden utilizarse para caracterizar las últimas familias de dispositivos FPGA de altas prestaciones que requieren elevados anchos de bandas y validación tipo SerDes por encima de los 20 GHz de frecuencia. Los nuevos modelos pueden trabajar con las últimas familias de Altera como los transceptores de 28 Gbps realizados en tecnología de 28 nm.

Finalmente, se puede destacar que también pueden utilizarse estos equipos para la medida de transmisiones ópticas a velocidades por encima de 100 Gbps que requieren técnicas de modulación ópticas para un transporte eficiente de las comunicaciones. Estos equipos proporcionan la precisión exigida para los cuatro canales con el fin de realizar análisis de modulación PM-QPSK o QAM16.

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ACESORIOS

Disipadores de calor de fijación rápida La familia Maxiflow incluye un sistema de montaje integral para una fijación rápida y segura de los disipadores de calor para dispositivos tipo BGA y otros componentes que requieran.

Cada disipador de calor viene con un sistema de fijación de plástico o metal y se puede montar de forma segura en los agujeros 3,00 mm de la placa de circuito impreso estándar. Los pernos de plástico son los conductores más ligeros y no eléctricos; las patillas de bronce añaden fuerza y durabilidad que se requieran en dispositivos más resistentes. El sistema patentado por este fabricante incluye perfil bajo y un sistema que permite maximizar la superficie de convección más eficaz para el enfriamiento adecuado a los sistemas electrónicos actuales.

Los disipadores se han fabricado con poco peso en base a aluminio extruido que minimiza la resistencia térmica de la base de las aletas.

Tienen una superficie de protección anodizado de color verde. Los disipadores se encuentran disponibles en versiones desde 37,4x37,5x10,0 hasta 41,4x45,75x24,5 mm.

■ Fabrica y comercializa: Advanced Thermal Solutions

SOFTWARE

Sistema de diseño para comunicaciones Ya se encuentran disponibles varios diseños completos para la estación base compacta de la familia DAN3000 SoC, incluyendo la disponibilidad del software DAN3000 LTE para la capa física. Los diseños de referencia incluyen varias opciones de módulos de RF para el diseño de productos LTE de células pequeñas tanto para interior como para exterior. La compañía ha probado y puesto en marcha un sistema completamente integrado y conforme al estándar 3GPP LTE, destinado a despliegues de LTE y LTE Advanced Cell de reducidas dimensiones.

En combinación con la disposición unificada paquete de software móvil de enlace, la estación base de referencia DAN3000 representa un único sistema integrado SoC para LTE Advanced. Estos diseños de referencia permiten la operación simultánea de las diferentes aplicaciones de software destinados a la ampliación de servicios de valor añadido LTE junto con diferentes funcionalidades de relé que reduce el coste del despliegue de la última generación de tecnología móvil.

■ Fabrica y comercializa: DesignArt Networks

COMUNICACIONES

Solución de alta velocidad y bajo consumo Este fabricante ofrece la primera solución muxponder OTN G.709 que admite las nuevas características, entre las cuales destacan ODU0/ODUflex y mapeo de las BPM. La ASSP consume 8 W, ofrece 2x10G en un solo circuito así como soporte para las más recientes características del estándar OTN, una nueva norma que ahora incluye soporte para señales de muchos clientes y la flexibilidad de la asignación a diferentes tamaños de contenedores.

Con las nuevas características se espera que se ayude a aliviar la congestión del tráfico de datos y aumentar la eficacia de la red si se trata de redes metropolitanas, WAN, LAN o enlaces inalámbricos.

La ASSP MXP2, con el apoyo de la nueva G.709 características, ofrece un servicio, en cualquier puerto de cualquier asignación permitiendo a los OEM para ampliar su oferta de productos de servicios para incluir soporte para Gigabit Ethernet, vídeo de alta definición y los protocolos de SAN.

ALIMENTACIÓN

Reguladores lineales de alta integración El modelo ADP5034 es un regulador lineal altamente integrado para gestión de energía que combina dos dispositivos de 3 MHz, un convertidor de paso bajo de 1,2 A y dos reguladores de 300 mA, todo ello dentro de un encapsulado LFCSP. Este modelo se completa con el regulador ADP5024, idéntico al anterior pero con una única salida de regulador de 300 mA. Ocupa 69 mm², ambos modelos se han diseñado para reducir el espacio requerido en placa dentro de aplicaciones que incluyan procesadores de alto rendimiento y/o FPGA. La función integrada de alta linealidad permite una relación de rechazo de 65 dB PSRR entre 1 y 10 kHz, con una reducción de ruido de salida de 80 mV eficaces.

El ADP5034 y el ADP5024 pueden trabajar en un margen de temperaturas de entre -40 y +125ºC y tienen una huella total de 4x4 mm.

■ Fabrica y comercializa: Analog Devices

ILUMINACIÓN

Controladores LED con rendimiento optimizado La familia de controladores LED integrados AS382x está disponible en versión de 16 canales AS3820 y de 12 canales AS3821 para cubrir las necesidades de las arquitecturas más comunes de los dos televisores de iluminación directa y de borde mediante tecnología LED. Ambos cuentan con circuitos integrados con una precisión de canal del ±0,2% que garantiza la uniformidad y gran calidad de imagen. Los circuitos integrados se pueden utilizar para conducir los MOSFET de alimentación externa o, debido a su base de compensación de error actual, incluso utilizarse con transistores bipolares. Los dispositivos son programables a través de un SPI y proporcionan características incorporadas de seguridad, incluyendo la desconexión térmica y la detección de LED abierto y cortocircuito. Otras características son el ajuste lineal actual mediante un convertidor D/A de 10 bit, capacidad de programación de salida de velocidad de giro, H Sync y V-Sync para sincronizar las entradas con un televisor, modo directo PWM, autodesvío de baja tensión, desvío automático por sobretensión, cierre la temperatura y e interrupción.

Se suministran en encapsulados QFN de 0,5 mm de paso y LQFP de 0,8 mm de paso.

■ Fabrica y comercializa: AustriaMicroSystems

■ Fabrica y comercializa: Exar Mundo Electrónico | SEP 11

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ACTIVOS ACTIVOS

Amplificador de ganancia variable El amplificador de ganancia variable de control analógico (VGA) para aplicaciones de infraestructura celular de comunicaciones modelo MAAM-009320 se ha para reducir factura de coste de los materiales y la complejidad de los ingenieros de diseño que están diseñando la próxima generación de estaciones base 3G/4G/ LTE. El MAAM-009320 ofrece mayores niveles de integración y ahorro de espacio mediante la realización de tres funciones del circuito en un encapsulado tipo PQFN de 4 mm.

El MAAM-009320 tiene un amplio margen de frecuencias complementan con alta ganancia y excelente entrada y salida de la pérdida de retorno. Se ha diseñado para trabajar entre 400 MHz y 2700 MHz. Los componentes externos permiten realizar un control analógico a través de una patilla de control único con tensiones entre 0 a 3 V. Con IP3 excelente para un consumo de 231 mA, el MAAM-009320 es una gran opción para aplicaciones que requieren ganancia con una amplia gama de atenuación, mientras se mantiene la linealidad de la señal.

■ Fabrica y comercializa: M/A-COM Tech

DESARROLLO

Sistema para diseño de placas embebidas Tower System es una plataforma de desarrollo para placas dirigida a aplicaciones médicas embebidas, industriales y de tipo general que ahora incorporan ocho nuevos módulos, tres módulos periféricos intercambiables y cuatro kits reconfigurables. Los módulos de control incluyen microcontroladores de la familia Kinetis microcontroladores (tecnología de 90 nm, microcontrolador de 32 bit basado en ARM Cortex-M4), así como características ColdFire + Jx y Qx. Los tres módulos periféricos añaden conectividad de red de alta velocidad para el control inalámbrico y control, un interface de audio de baja potencia y bajo consumo de energía 802.11 WiFi para aplicaciones inalámbricas domésticas. Los diferentes módulos aportan todas las características completas para realizar un desarrollo y diseño de cualquier tipo de aplicación embebida ajustando el consumo a las necesidades específicas de la aplicación y con una elevada flexibilidad de conexión para todo tipo de redes.

■ Fabrica y comercializa: Freescale Semiconductor

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MOSFET de potencia para productos de consumo El dispositivo de audio FAB1200 Clase-G es compatible con auriculares y mantiene una elevada calidad de sonido que se puede completar con el subsistema de audio para auriculares FAB2200 Clase G que incluye un amplificador de 1,2 W clase D. El FAB1200 cuenta con una bomba de carga que genera una tensión de alimentación negativa con referencia a masa. Un regulador reductor integrado ajusta la tensión de alimentación entre dos niveles diferentes basándonse en el nivel de la señal de salida con el fin de reducir el consumo de energía. El dispositivo, suministrado en formato WLCSP con unas dimensiones de 1,56 x1,56 mm y paso de 0,4 mm, se dirige a dispositivos móviles, tabletas/MID, MP3 y reproductores multimedia portátiles. El FAB2200 es un subsistema de audio que combina un amplificador clase G sin condensador con un amplificador de altavoz clase D. ■ Fabrica y comercializa: Fairchild Semiconductor

MATERIALES

Adhesivos termofusibles para la industria electrónica Para el encapsulado de componentes electrónicos que han de estar en el exterior, Macromelt OM 648 ofrece una protección segura y fiable. Gracias a su alta estabilidad a los rayos UV está especialmente indicado para aplicaciones expuestas a la luz solar intensa y se usa, por ejemplo, para el cableado de módulos solares.

Por el contrario, con Macromelt OM 653, se ofrece una mejora significativa de la resistencia a la hidrólisis. En comparación con los adhesivos termofusibles estándar, las características mecánicas de este adhesivo termofusible cambian mínimamente en contacto con el agua. Macromelt OM 653 supera con éxito la prueba 85/85 en la que, durante 1.000 horas se somete al adhesivo a un medio con una temperatura de +85°C y una humedad ambiental del 85%.

■ Fabrica y comercializa: Henkel Ibérica

SOFTWARE

Programa de visión artificial El software AutoVision se ha desarrollado para acortar la curva de aprendizaje asociada generalmente al software de visión artificial. AutoVision está disponible para las cámaras Mini y la plataforma Vision Hawk. La plataforma Vision Hawk y cámaras de visión Mini tienen un formato compacto y están totalmente integradas para poder incluirse en cualquier sistema de producción.

Este sistema le permite a los fabricantes mejorar la eficiencia y reducir los defectos mediante la realización de una amplia gama de funciones, incluyendo la identificación de piezas y localización, trazabilidad y otras tareas de inspección automatizada. La plataforma Vision Hawk incluye la óptica y la iluminación integrada, los protocolos industriales, así como conectividad plug&play.

■ Fabrica y comercializa: Microscan

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SOFTWARE

Herramientas de depuración HDL para comprobación de dispositivos SoC

MEDIDA

Comprobador de banco de alta potencia Como los demás integrantes de la serie 2600A, el modelo 2651A ofrece una fuente/carga electrónica de tensión y corriente en los 4 cuadrantes I-V, junto con un medidor de tensión y corriente de precisión. Combina la funcionalidad de múltiples instrumentos en un único equipo de bastidor completo: instrumento caracterizador de semiconductores, fuente de alimentación de precisión, fuente de corriente ideal, multímetro digital, generador de forma de onda arbitraria, generador de pulsos de V ó I, carga electrónica, y controlador de disparo.

Es ampliable gracias a la tecnología TSP-Link de Keithley, la cual permite crear sistemas multicanal con varias unidades sincronizadas. El 2651A puede suministrar o absorber hasta 2000 W de potencia en modo pulsado (±40 V, ±50 A) o 200 W de potencia continua (±10 V a ±20 A, ±20 V a ±10 A, ±40 V a ±5 A).

Puede hacer medidas de precisión de señales de hasta como 1 pA y 1 µV. ■ Fabricante: Keithley Instruments ■ Comercializa: IDM

El software de verificación Verdi añade código fuente UVM (metodología universal de depuración) y nuevas funciones de grabación de la transacción a su plataforma existente de depuración de HDL, facilitando así a los ingenieros la visualización y depuración de las estructuras complejas tipo SystemVerilog, que se requieren para comprobar dispositivos SoC. Con la capacidad de visualizar una amplia gama de información entre el banco de pruebas y el banco de diseño a nivel de transacción, los usuarios pueden utilizar el completo conjunto de herramientas completado con un archivo Verilog personalizado que permite registrar las transacciones de forma transparente.

Las principales características de las nuevas capacidades de depuración UVM de banco de pruebas incluyen una vista de hoja de cálculo de cuadro para destacar y filtrado de las operaciones, navegadores fáciles de y rastreo automatizado a través de código fuente para identificar el origen de los problemas del banco de pruebas.

■ Fabrica y comercializa: Springsoft

COMUNICACIONES

Generador de señal de hasta 20 GHz

CONEXIONES

Conectores planos para LED El sistema de conectores Flexi-Mate se ha diseñado para atender las necesidades de retroiluminación de los televisores LED, así como las aplicaciones de iluminación de las habitaciones. El sistema de conector de 3,70 mm de paso permite la colocación segura de LED en los paneles de interconexión en todo el ancho de una pantalla de TV o equipo de iluminación. La altura de 3,00 mm proporciona flexibilidad en el diseño junto con ahorro de espacio en las aplicaciones.

El sistema Flexi-Mate ofrece un perfil de 25% más bajo que otros productos LED e incluye conectores coplanares. El sistema incluye una opción de cable a placa para conectar las placas del LED en la placa de alimentación principal. Un conector de terminación de utilizar como dispositivo de cortocircuito completa una señal de circuito abierto.

Los dos nuevos generadores de este fabricante cubren escalas de frecuencia de 8 a 20 GHz. El modelo LMS-203 trabaja 10 a 20 GHz, mientras que el LMS-163 funciona entre 8 a 16 GHz. Ambos aportan bajo ruido de fase, rápido tiempo conmutación de 100 µs y una resolución de 100 Hz de frecuencia.

La serie LMS también ofrece características avanzadas de operación, como barrido de fase continuo sobre frecuencia lineal, modulación de pulso interno/externo con una referencia de frecuencia de 10 MHz. Presenta unos valores típicos para los niveles de señales espurias en los dos modelos de -80 dBc, con armónicos de -40 dBc y -25 dBc en subarmónicos pueden entregar un mínimo de 10 dBm de potencia de salida y pueden ajustar en un margen dinámico de 40 dB, todo ello con una resolución de 0,5 dB. La función de modulación ofrece un disparo con anchos de pulso a partir de tan sólo 100 ns y unos intervalos de repetición del pulso con una duración de 200 ns.

■ Fabrica y comercializa: Vaunix Technology

■ Fabrica y comercializa: Molex Mundo Electrónico | SEP 11

productos y servicios 46

ALIMENTACIÓN

Reguladores lineales de baja tensión Los reguladores lineales de baja tensión de este fabricante se dirigen a una amplia gama de aplicaciones de automoción como los módulos de cámara de marcha atrás, grupos de instrumentos y el cuerpo y aplicaciones en el chasis. Los nuevos dispositivos ofrecen 150 mA de corriente de salida, junto con ahorro de espacio por ser una solución integrada y que cumplen los últimos requisitos de los fabricantes de automóviles de bajas corrientes de reposo cuando el motor está apagado.

Los modelos NCV8768 y NCV8769 presentan un consumo típico en reposo de 31 y 25 µA, respectivamente. El NCV8768 dispone de una función de activación que disminuye aún más la corriente de reposo a 1 µA y protección de salida de corriente inversa. Ambos dispositivos incluyen limitación de corriente y características térmicas de apagado. Los reguladores NCV8667 y NCV8669 son idénticos, excepto que el NCV8667 incluye la patilla de activación, así como una opción ajustable por el usuario umbral de alerta temprana.

Los cinco nuevos dispositivos cumplen AEC Q100 y RoHS. Se suministran en SOIC-14.

■ Fabrica y comercializa: On Semiconductor

PROTECCIÓN

Circuito de acondicionamiento para señales HDMI El IP4786CZ32 es un dispositivo de acondicionamiento para señales HDMI de alta integración que pretende proporcionar altos niveles de protección para aplicaciones transmisor HDMI 1.4. Con una arquitectura de línea de transmisión que ofrece un menor pico de tensión de sujeción durante transitorios de descargas, el dispositivo ofrece protección contra descargas fuertes y asegura la integridad de la señal en todo tipo de situaciones.

Diseñado para sistemas de entretenimiento doméstico, como terminales settop box, reproductores de DVD, Blu-ray e interruptores A/V, este circuito ofrece bajo consumo de energía en modo de espera, lo que le permite trabajar con aplicaciones móviles. El IP4786CZ32 se ha diseñado para necesitar el menor número de componentes y menor espacio en placa aportando la mejor la solución de protección. Con la eliminación de hasta 29 componentes discretos, el IP4786CZ32 también reduce el espacio requerido en un 60%, en comparación con otras soluciones integradas. Además, el IP4786CZ32 es la única solución en incorporar una limitación de sobrecorriente sobre un regulador de 5 V, en conformidad a la exigencia de HDMI 1.4 para protección frente a sobrecorrientes.

■ Fabrica y comercializa: NXP Semiconductors

ILUMINACIÓN

LED integrados de alta potencia COMUNICACIONES

Divisor de comunicaciones El divisor VDSL2 modelo B8891DVNL permite duplicar la disponibilidad en una misma plataforma aumentando el espacio disponible en placa en un 40% con un aumento del número de canales de 24 a 48 en la misma placa. Puede utilizarse en formato DSLAM dentro de bastidores o incluirse en POTS para líneas de abonado DSL. El módulo es compatible con la normativa china MII YD/T 11872006 ADSL2 + y VDSL2 600. Está homologado según RoHS-6 y TR-127 y es totalmente compatible con aplicaciones de ADSL2 y VDSL2.

OSTAR Lighting Plus LED es una nueva familia de dispositivos LED integrados de alta potencia que proporcionan una gran cantidad de luz en una pequeña zona con una alta eficiencia, brillo elevado y la alta estabilidad del color. Estos nuevos LED contienen cuatro circuitos que utilizan tecnología UX: 3, una tecnología integrada que emite luz blanco frío o blanco cálido. Este dispositivo es muy eficiente a altas corrientes y ofrece una alta potencia de luz gracias a la distribución de flujo muy uniforme sobre toda la superficie del circuito.

Esta nueva tecnología permitiría sustituir perfectamente a las lámparas incandescentes a la vez que abriría un gran campo en el diseño de iluminación.

Además se puede utilizar en la actualización de las lámparas incandescentes o halógenas y también son ideales para aplicaciones donde el espacio es limitado.

■ Fabrica y comercializa: Pulse Electronics ■ Fabrica y comercializa: Osram Opto Semiconductors SEP 11 | Mundo Electrónico

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ILUMINACIÓN

Herramienta de diseño de LED La herramienta de soporte de diseño R2A20134EVB destinada a trabajar con el controlador LED de alta eficiencia R2A20134 permite mejorar y flexibilizar el diseño de aplicaciones como las lámparas LED y está destinada a simplificar el diseño de circuitos complejos de control LED. Se encuentran disponibles 6 versiones para adaptarse a cualquier necesidad del cliente de los productos están disponibles para que coincida con una variedad de configuraciones de circuito utilizado por los clientes. En toda una variedad de configuraciones de circuito se puede utilizar para alimentar la unidad de LED, con características como: configuraciones aisladas empleando transformadores, configuraciones no aisladas con inductores y configuraciones con o sin apoyo de los reguladores triac.

Los MOSFET de LED suelen tener una tolerancia de tensión de 700 V, pero el R2A20134 permite el uso de los MOSFET con las tolerancias de entre 300 y 500 V. ■ Fabrica y comercializa: Renesas Electronics

RELOJ

Oscilador en tiempo real La familia de osciladores de reloj en tiempo real HT de este fabricante se ha diseñado específicamente para su uso en aplicaciones en ambientes extremos. En comparación con una solución tradicional de RTC con 32.768 kHz, la nueva solución HT ofrece un margen de temperatura de funcionamiento continuo -55 a +250°C. A la estabilidad de ±100 ppm en el margen de temperaturas de trabajo, se le une una alta resistencia a los golpes de 3000 g y una elevada resistencia a la vibración de 80 g, por lo que son adecuados para una amplia gama de aplicaciones como servicios de geofísica de alta temperatura, control de procesos industriales, aviónica y sistemas de control del motor. Están disponibles en tres versiones con huellas de 5x7 mm para SMD en versión 8x8,5 mm, así como en formato ½ DIL. ■ Fabrica y comercializa: Vectron

ILUMINACIÓN

LED para iluminación La familia EXCELED está constituida por LED basados en la tecnología de fósforo, en combinación con una refinada selección de la longitud de onda y un montaje de cuatro elementos en cada pastilla. De esta forma, los nuevos dispositivos facilitan la personalización de longitud de onda y son capaces de emitir colores personalizados, incluyendo el blanco y tonos pastel. Además de los ocho colores estándar de color rojo oscuro, rojo, naranja, amarillo, amarillo-verde, azul, verde y blanco, seis colores opcionales (rosa, azul, verde, azul laguna, zafiro azul, azul claro, color bombilla incandescente) pueden ser ofrecidos por una amplia gama de aplicaciones tales como automoción, consumo, juegos, industrial y mucho más.

Para una mayor compatibilidad, los diseñadores pueden elegir entre una gran variedad de tipos de encapsulado como 0603 o 1206. Disipan 54 mW y se caracterizan por una corriente directa de 20 mA, tensión inversa de 5 V y temperatura de funcionamiento de -40 a +85/100°C.

RELOJ

TCXO con compensación de temperatura El RFPT200 es un dispositivo controlado digitalmente con compensación de temperatura caracterizado por unas dimensiones de 7x5 mm y que se adapta a sistemas SMD. Este dispositivo permite una elevada estabilidad en frecuencia, control de frecuencia digital, una salida independiente de baja frecuencia y temporizador, así como función de alarma, todo ello controlado a través de un interface SPI serie estándar. Este dispositivo permite una desconexión cuando no se requiere su uso y se vuelve a reconectar pasado un tiempo lo que permite reducir el consumo de energía total del sistema gracias a la función de contador. Es un dispositivo muy adecuado para aplicaciones que requieran sincronización precisa, mientras que el resto del sistema se encuentra desconectado (como la readquisición de las señales GPS) y aplicaciones que requieren transmisión de señales de sensores (por ejemplo, cámaras de vídeo, radios y sensores de gas). El margen de frecuencias se sitúa entre 10 y 20 MHz con una estabilidad de ±0,2 ppm.

■ Fabrica y comercializa: Rakon

RELOJ

Dispositivo de tiempo con 4 PLL independientes Los relojes Si5374 y Si5375 integran en una única pastilla cuatro PLL independientes que proporcionan un sistema que según el fabricante reduce en un 40% el jitter en comparación con otras alternativas. Cada multiplicador de reloj DSPLL puede configurase para generar una frecuencia de 2 kHz a 808 MHz a partir de una entrada de 2 kHz a 710 MHz. La arquitectura de estos dispositivos simplifica la generación de relojes de referencia de alta velocidad con un elevado rendimiento de capa PHY y eliminando la necesidad de utilizar PLL o VCXO discretos. El dispositivo Si5374 tiene ocho relojes de entrada y ocho relojes de salida, mientras que el Si5375 ofrece cuatro relojes de entrada y cuatro relojes de salida. Con su configuración de cuatro DSPLL, un reloj Si5374 puede generar frecuencias diferentes al mismo tiempo, lo que permite simplificar el diseño de sistemas SONET/SDH, Ethernet 1/10/100G, 1/2/4/8/10G, 3G/HD de vídeo SDI y otros protocolos en el mismo dispositivo.

■ Fabrica y comercializa: Silicon Laboratories

■ Fabrica y comercializa: Rohm Semiconductor Mundo Electrónico | SEP 11

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INTERFACES

Firmware capacitivo para pantallas táctiles MEDIDA

Kit de desarrollo para sensores de presión El kit de evaluación EK-P3 ofrece una opción sencilla y de coste ajustado para pruebas de la serie de sensores de presión diferencial digitales SDP600. El conjunto de herramientas consta de una memoria USB que está conectada al sensor SDP610 mediante un cable adaptador. El sistema se complementa con software disponible gratuitamente desde la página web del fabricante.

La ventaja de este kit de desarrollo es que no requiere la programación de un microprocesador al vincular el sistema a un ordenador personal. El software incluido permite a los usuarios mostrar los valores medidos en la pantalla y exportar los datos a una hoja de cálculo de Excel para facilitar su procesado.

Los sensores de presión diferencial cuentan con una salida digital (I2C) de señal, son muy estables y presentan una gran precisión y sensibilidad, incluso en los valores de muy baja presión diferencial.

La biblioteca de firmware para sensado táctil capacitivo STMTouch permite ayudar a los diseñadores a incorporar funciones avanzadas de interface de usuario en aplicaciones con sus microcontroladores STM8 de 8 bit. El firmware STMTouch de segunda generación ahora es compatible con más de 200 modelos STM8, incluyendo las familias STM8S y STM8L, que aprovechan la tecnología EnergyLite de muy bajo consumo.

Otra de las nuevas características es el respaldo de detección táctil a través de transferencia de carga, que introduce mejoras en sensibilidad y robustez. Además, la adquisición de canal simultáneo reduce la carga de la CPU para ayudar a los diseñadores a optimizar las funciones de aplicación y el consumo de energía. La biblioteca también ofrece controles de rueda y deslizadores con una resolución de 256 niveles, usando solo tres E/S de microcontrolador como canales de sensor. Los controles táctiles implementados mediante la biblioteca de software STMTouch ocupan poco espacio de memoria y requieren un uso mínimo de los periféricos, haciendo posible que los desarrolladores “fusionen” el interface de usuario y las tareas de aplicación en un solo dispositivo.

■ Fabrica y comercializa: STMicroelectronics Iberia

■ Fabrica y comercializa: Sensirion

PROTECCIÓN

Sistema de gestión de baterías de ión de litio El bq77910 es un sistema para gestión y protección de la batería que puede manejar 4 a 10 celdas de baterías ión de litio, y además dos dispositivos se pueden apilar para proteger a una batería con una cantidad entre 11 y 20 celdas.

Este sistema protege la batería mediante el control de tensiones de cada celda y dos unidades MOSFET de canal N que permiten interrumpir el flujo de corriente durante condiciones de fallo. La detección de fallos y los criterios de recuperación para el dispositivo son totalmente programables en una memoria no volátil para adaptarse a todo tipo de sistemas de baterías de litio. Bajo consumo de energía con 50 µA y 2,5 µA en modo apagado que minimiza la descarga durante los periodos de almacenamiento o estado inactivo.

Es compatible con otros tipos de batería de litio incluyendo LiCoO2 y LiFePO4. Es una solución independiente e integrada que no requiere un controlador externo o procesador. El encapsulado es un TSSOP de 38 patillas.

COMUNICACIONES

Receptor de TV para telefonía móvil TLG12xx es la 5ª generación de receptores analógicos para TV móvil de este fabricante, y se caracteriza por integrar una antena interna y la plataforma de servicios de entretenimiento por completo.

La solución ofrece una calidad de recepción equivalente o mejor que una antena de UHF y bandas de VHF a través de la integración con un chip de circuito para la optimización de la sensibilidad automática. El diseño de referencia permite a los fabricantes de circuitos impresos para apoyar las opciones de antena interna y el látigo con una tabla común. La serie integra un sistema de gestión de energía CC/CC que permite reducir el consumo en más de un 50% con respecto a otras soluciones.

Con una huella de menos de 1 cm², es hasta un 60% más pequeño y su factura externa de los materiales es más del 70% más reducido que otras alternativas; además, el TLG12xx incorpora nuevos algoritmos de vídeo que reducen rayas y final a menudo asociada con las imágenes en movimiento rápido como eventos deportivos.

■ Fabrica y comercializa: Texas Instruments ■ Fabrica y comercializa: Telegent Systems SEP 11 | Mundo Electrónico

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INTERFACES

Sensores táctiles capacitivos

MICROS

CPU de 16 bit para automoción Los dispositivos de la gama XC2000 de 16 bit se compone de procesadores específicamente diseñado para la reducción de coste en el mercado de automoción y vienen a completar la serie XC2200, XC2300 y XC2700 que también se destinan para diferentes aspectos de control en automoción. Las aplicaciones típicas dirigida por el XC2000 incluyen dispositivos para módulos de control de la carrocería (BCM), airbag o para de gestión del motor.

Se basan en un núcleo de alto rendimiento C166SV2 y ofrecen una MAC con funcionalidad de unidad DSP para los algoritmos de filtrado. Además, proporcionan un conjunto optimizado periféricos para este tipo de aplicaciones con un máximo de dos nodos CAN, hasta cuatro interfaces flexibles de serie y hasta 19 canales de convertidor A/D. La serie incluye los modelos XC223xL (QFP-64) y XC222xL (VQFN48) con memorias flash de 64 KB a 160 KB y hasta 12 KB de RAM, una capacidad de cálculo de hasta 60 MIPS con una frecuencia de reloj de 66 MHz.

Los sensores de la gama Zybrid utilizan pistas del depósito transparente de óxido de indio y estaño (ITO) como medio de detección. ITO es un material conductor de electricidad que pueden ser depositados en cerca de estructuras transparentes, y ya se usa ampliamente en la pantalla táctil y las industrias. Los primeros modelos se componen de sensores de contacto para formatos de pantalla de 7, 8 y 8,4 pulgadas.

Estos productos pueden suministrarse como un sistema flexible de poliéster (PET) para el montaje de sensores por el cliente o prelaminado en vidrio con superficies de 7.000 m². La tecnología ITO de este fabricante usa el mismo sistema patentado de medida autocapacitiva, la frecuencia de detección método de modulación de la detección que los modelos de la serie PCT del mismo fabricante y se pueden combinar con el controlador ZXY100. Además, el proceso de fabricación hace que la nueva gama de productos sean adecuados para usos industriales de gran volumen, tales como tabletas de médicos, electrodomésticos y en aplicaciones de interface hombre-máquina (HMI) dentro del segmento de automoción.

■ Fabrica y comercializa: Zytronic

■ Fabrica y comercializa: Infineon Technologies

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Cargo o Función 01 Director 02 Jefe de Departamento o Producto 03 Ingeniero / Cuadro / Jefe de proyecto 04 Técnico 05 Otros: Departamento 01 Administración / Gestión 02 Comercial / Márketing 03 Compras 04 Dirección General 05 Mantenimiento 06 Documentación 07 Enseñanza 08 Informática

09 10 11 12 13 14 15 16 21

Estudios Métodos Producción I+D Técnico Técnico Comercial Automatización Control de Calidad Instrumentación

Actividad Principal 01 Fabricación / Producción 02 Representación / Distribución 03 Almacenista 04 Detallista 05 Estudios Número de trabajadores de su empresa 01 1 a 5 05 100 a 499 02 6 a 9 06 500 a 999 03 10 a 49 07 1.000 a 4.999 04 50 a 99 08 Más de 5.000 Sector de actividad de su empresa

Mundo Electrónico | SEP 11

índices y avances 50

Índice de anunciantes Mundo Electrónico - Septiembre 431

Adler Instrumentos .............................25

Próximo número - 432 Mundo Electrónico incluye en octubre su suplemento Optrónica además de las secciones habituales.

AFC Ingenieros ......................... Portada Agilent Technologies ............................4 Fadisel .................................................51 LeCroy .................................................15 Microchip Technology ..........................7 National Semiconductor .....................13 Premo ..................................................17 RC Microelectrónica .............................2 Rohm Semiconductor .........................11 RS Amidata ..........................................52 Rutronik .................................................9

■ Tendencias

Sistemas de supervisión automática de dependientes J. Martos, F. Calderer y E. Sanchis Universidad de Valencia Sensado táctil capacitivo con paneles totalmente metálicos Darren Wenn Microchip Technology

■ Dossier

Distribución de componentes electrónicos

■ Optrónica

Índice de Empresas citadas Advanced Thermal Solutions .............................................. 43 AMD ................................................................................... 18 Analog Devices ................................................................... 43 Arteris ................................................................................... 6 Atmel .................................................................................. 16 AustriaMicroSystems ......................................................... 43 Cambridge Consultants ...................................................... 16 Chomerics .......................................................................... 38 DesignArt Networks ........................................................... 43 Exar .................................................................................... 43 Fairchild Semiconductor ..................................................... 44 Freescale Semiconductor .............................................. 14,44 GestureTek ........................................................................... 8 Henkel ................................................................................ 44 HP ....................................................................................... 18 IBM ..................................................................................... 13 IDM .................................................................................... 45 Infineon Technologies ......................................................... 49 Keithley Instruments .......................................................... 45 M/A-COM Tech ................................................................... 44 Microscan ........................................................................... 44 Molex ................................................................................. 45 Mouser ...................................................................................

20Microchip Technology ..................................................... 22 National Instruments ..................................................... 10,11 Novaled .............................................................................. 16

SEP 11 | Mundo Electrónico

NXP Semiconductors.......................................................... 46 On Semiconductor.............................................................. 46 Optametra ............................................................................ 6 Osram Opto Semiconductors ............................................. 46 Pulse Electronics ................................................................ 46 Qualcomm ............................................................................ 8 Rakon ................................................................................. 47 Renesas Electronics ........................................................... 47 RF Micro Devices.................................................................. 9 Rohm Semiconductor ......................................................... 47 Rutronik .............................................................................. 32 Samsung ............................................................................ 16 Semikron ............................................................................ 13 Sensirion............................................................................. 48 Silicon Labs ......................................................................... 47 Springsoft ........................................................................... 45 STMicroelectronics ......................................................... 6,48 Tektronix ..................................................................... 6,16,42 Telegent Systems ............................................................... 48 Texas Instruments ...................................................... 6,20,48 Ubiquisys ............................................................................ 20 Vaunix Technology .............................................................. 45 Vectron ............................................................................... 47 VLC Photonics ...................................................................... 6 Wolfson Microelectronics..................................................... 9 Zytronic............................................................................... 49