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LAMASA:SUDISEÑOENLOSEQUIPOSELECTRÓNICOS
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RAZONESPARAUSARTIERRASENINSTALACIONES
• Seguridad:Prevencióndedescargaseléctricasalpersonaldebidasacaídasderayosocortocircuitosofallosdeaislamiento(fugas)
• Funcionalidad:Equipotencialidad.LasAerrasnuncasedebenuAlizarcomocaminos de retorno de señales ni de corrientes de desequilibrio. Por laAerranodeberíacircularcorriente.
• Reducciónde losproblemasde compaPbilidadelectromagnéPca (CEM)Debidoasuefectodeapantallamientoyasuefectodeequipotencialidad,alreducirladiferenciadepotencialentredisAntospuntosdeAerra
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RAZONESPARAUSARMASASENCIRCUITOSELECTRÓNICOS
• Seguridad:Prevencióndedescargaseléctricasalpersonaldebidasafallosde aislamiento (fugas). Normalmente la masa del equipo electrónico seconectaalchasisyéstealatomadeAerra.
• Funcionalidad:Lamasaeselcaminoderetornodelasseñales
• Reducciónde losproblemasde compaPbilidadelectromagnéPca (CEM)Debido a su efecto de apantallamiento y a su efecto de laequipotencialidad,alreducir ladiferenciadepotencialentre losdisAntospuntosdemasaenloscircuitos impresosyenelcableadointernode losequipos
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¿CERO?,¿MASA?,¿TIERRA?Estostrestérminossonusados,amenudodeformaconfusa:
CERO:Puntodereferenciaparatodoslospotencialesdeuncircuito.Normalmenteeste
puntoseencuentraenlafuentedealimentación.Lossímbolosmásusualesson:MASA:Partesconductorasquerodeanuncircuitoeléctricooelectrónico.Normalmente
el CERO está conectado conMASA para evitar corrientes parásitas. Los símbolosmásusualesson:
TIERRA: Partes conductoras de construcciones conectadas eléctricamente con el
terrenomediantepicasprofundas,porseguridad.Lossímbolosmásusualesson:
CONCEPTOSBÁSICOS
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Masasgeneralesenunesquemaelectrónico
TomasdePerrasenchasis,cajasoarmarios
Masaanalógica
Masadigital
A D P
Masadepotencia
Masasdiferenciadasporfunciónenun
esquemaelectrónico
RF
MasadeRF
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ElectrodosindependientesdePerra
Pararrayos
TomasdePerra
Perra
TomasdePerra
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Perra
Pararrayos
MúlPpleselectrodosdePerraunidos
TantasPerrasdealimentaciónycomunicacionescomosenecesiten
UniónnecesariaparaestructurasmúlPples
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UNIÓNCOMÚNDETIERRAS
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MUNDOREAL!!
REFERENCIA
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TIERRAENESTRELLA
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EQUIPOSELECTRÓNICOSCONECTADOSATIERRA
REJILLAEQUIPOTENCIALDETIERRA
(BAJAIMPEDANCIA)
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TOMADETIERRA TOMADETIERRA
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BUCLEDEMASA
DisposiAvo1
DisposiAvo2
BUCLEDEMASAZ
Conductor/estructurademasamascercano
Nosepuedeevitarelbucledemasa
Acoplamientoporimpedanciacomún
Acoplamientodecamposexternosalbucle
LaimpedanciadePerranoimporta
Cableinterconexión.
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REJILLADEMASA:MUYRECOMENDABLE
Mejoradelmalladodemasa=
Mejorinmunidadcontralasperturbacionesconducidas
Añadiendounatrenzademasa=
Reduccióndeláreadebucledemasa
DisposiAvo1
DisposiAvo2
Mejorinmunidadcontracamposradiados
Reduccióndelbucledemasa=
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CONEXIÓNINCORRECTADELAPUERTAALARMARIO
INCORRECTO
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TRENZAPARACONECTARLAPUERTACONELCUERPODELARMARIO
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PLANODEMASAOCABLEDESEGURIDAD
TRANSMISORESDERADIO EMI
• Abajafrecuencialostres(cero,masa,Aerra)estánunidos• AaltafrecuenciacadapuntoesdisAnto• ResaltarqueloscablesylaspistasdeTCIAenenimpedancia(Z=f(frecuencia))• Esesencialdefinirbienlaarquitecturademasasdelequipo
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CERO,MASA,TIERRA
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CONEXIONESMASASANIVELDEEQUIPO
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EQUIPOENUNRACKMETÁLICO
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PREAMPLIFICADORES
MOTOR2
RELESY
BOBINAS
CHASIS
MOTOR1
AnalógicaMASA
Digital
READ WRITE
MASA
ruidosa
MASA
DIGITAL
INTERFACE
DIGITAL
INTERFACE
FUENTES
ALIMENTACIÓN
MASA
Chasis
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OPTIMIZACIÓNDELDISEÑODESISTEMASDEMASAS• Lapuestaamasadentrodelosequiposelectrónicospretende:
• Elretornodelasseñales• Elretornodelaalimentación• Unaconexióneléctricasegura
• LapuestaamasadesdeelpuntodevistadelasEMIpretende:• LaimplementacióndelasfuncionesanterioresconelmínimoEMIdeMCposible• ElestablecimientodeuncaminoparadesviarlascorrientesdeEMIlejosdelos
circuitossuscepAbles
• Latopologíadelsistemademasadebeserdiseñadaparaasegurar
unflujodecorrientecontroladoporlosdisPntoscaminosderetornoObjePvo:reducirlascorrientesdemasaqueentranencaminoscríAcos.Técnica:
• Segregaciónadecuadadeloscaminosdemasa• Posicionamientocuidadosodelosnodosdemasa• Eliminacióndelosbuclesdemasa
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TIPOSDEMASA
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SERIE:MARGARITA
Fáciltrazadoperodesaconsejable
i1 i2 i3
i1 i1+i2 i1+i2+i3
V1 V3V2
1 2 3
PARALELO:ESTRELLA
Didciltrazadoperobuenaencircuitosanalógicos
V3V2V1i1 i2 i3
1 2 3
MASADISTRIBUIDA:MULTIPUNTO
planodemasa
MASAHÍBRIDA:Ampliomargendefrecuencias
MASACENTRALIZADA:SIMPLEPUNTO
Típicaencircuitosdigitales
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CONSIDERACIONESPRÁCTICAS
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Camposdeaplicación:
• f<1MHz–MASASSIMPLEPUNTO• 1MHz<f<10MHz
• SiLongitudconductor<λ/20–MASASSIMPLEPUNTO• SiLongitudconductor>λ/20–MULTIPUNTO
• f>10MHz–MULTIPUNTO• Las masas mulApunto generan BUCLES DE MASA, propensos a
acoplamientomagnéAco.Sedebeminimizareláreadeestosbucles
• LoscircuitosdigitalesdebenserSIEMPREconsideradoscomocircuitosdeALTA FRECUENCIA (trabajo en conmutación) y su masa debe ser unPLANODEMASADEBAJAIMPEDANCIAounamasaenREJILLA
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Circuito
3Circuito
2Circuito
1
I3 I2 I1
R3 R2 R1
C B A
Planodemasa
CONEXIÓNDEMASAHÍBRIDA(CONDENSADORES)SECOMPORTACOMO:
• MASASIMPLEPUNTOABAJASFRECUENCIAS
• MASAMULTIPUNTOAALTASFRECUENCIAS(XCBAJA)
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EJEMPLOMASAHÍBRIDA(CONDENSADORES)• Una masa híbrida Aene un comportamiento disAnto dependiendo de la
frecuencia• Es una buena solución para conectar un lado de la pantalla de un cable
blindadoamasa:• AbajafrecuenciaXCesaltayelcablesoloquedaconectadoamasaen
unlado• AaltafrecuenciaXCesbajayquedaconectadoenlosdoslados
C
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Circuito
3Circuito
2Circuito
1
I3 I2 I1
R3 R2 R1
C B A
PlanodemasaoAerra
CONEXIÓNDEMASAHÍBRIDA(INDUCTANCIAS)SECOMPORTACOMO:
• MASAMULTIPUNTOABAJASFRECUENCIAS(XLBAJA)
• MASASIMPLEPUNTOAALTASFRECUENCIAS
P u e d e u s a r s ecuando debemosconectar var iosarmarios a Aerra,porseguridad,peroes deseable tenerunamasadesimplepunto para loscircuitos.
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CAMINODERETORNODELASEÑALENUNCIRCUITOELECTRÓNICO
¿Quécaminotomarálacorrientederetorno?
Lacorrientesiempretomaelcaminodemenor…¿Distancia?¿¿Resistencia??¿¿¿Impedancia???
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Señal1
Señal2
SeñalN
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SEÑALESDERETORNODEBAJAVELOCIDADENUNCIRCUITOIMPRESO
¿Cómofluyelacorrientederetorno?
f=1Hz
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MenorResistencia
Planodemasa:Retornodelasseñales
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f=5GHz
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MenorImpedancia=Menorinductancia
SEÑALESDERETORNODEBAJAVELOCIDADENUNCIRCUITOIMPRESO
¿Cómofluyelacorrientederetorno?Planodemasa:Retornodelasseñales
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REFERENCIASJ.Balcells/F.Daura/R.Pallàs/R.Esparza,InterferenciasElectromagnéPcasEnSistemasElectrónicos,1992,BoixareuEditoresElyaB.Joffe&Kai-SangLock,GroundsforGrounding,ACircuit-to-SystemHandbook,Wiley-IEEE,2010ClaytonR.Paul,IntroducPontoElectromagnePcCompaPbility,Wiley-Interscience,2006HenryW.O|,ElectromagnePcCompaPbilityengineering,2009,JohnWiley&SonsFrancescDaura Luna, “Elmito de las conexiones demasa, Perra y chasis”, Revista Española deElectrónica”,Marzo2013Francesc Daura Luna, “La arquitectura de masas y Perras ”, Revista Española de Electrónica”,Enero2017