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In differential capacitive accelerometers, the core design is a "sandwich" structure: a movable sensitive mass block in the middle (as a common electrode), and fixed electrodes on the upper and lower sides. When there is no acceleration, the mass block is located in the center, and the upper and lower capacitors are equal:  When the acceleration α acts along the sensitive axis direction, the inertial force   causes the mass block to produce displacement . At this time, the upper and lower capacitors become:        The design scheme usually uses a differential half bridge circuit to extract signals. The relationship between output voltage and capacitance difference is:     Substitute the above capacitance expression:     Therefore, a concise linear relationship is obtained:    Combined with the mechanical equilibrium equation  (where k is the stiffness of the elastic beam),  the final result is： The brilliance of this design scheme lies in the fact that the output is strictly proportional to the acceleration α, and the denominators and can be precisely controlled through photolithography accuracy, allowing for precise sensitivity design. Meanwhile, the differential structure eliminates common mode interference (such as temperature drift and power supply fluctuations), making it a very mature solution in engineering.

Los sensores de flujo magnético y los sensores magnéticos de efecto Hall son dispositivos que se utilizan para medir campos magnéticos, pero presentan diferencias significativas en cuanto a principio de funcionamiento, rendimiento y escenarios de aplicación. Los sensores de flujo magnético se basan en las características de magnetización no lineal de los materiales del núcleo magnético. Al excitar el núcleo magnético con una corriente alterna de alta frecuencia, las características de saturación del núcleo cambian en presencia de un campo magnético externo, lo que genera el segundo armónico de la tensión inducida (relacionada con la intensidad del campo magnético externo). Los sensores de flujo magnético requieren estructuras de bobina complejas y circuitos de procesamiento de señal (como osciladores y circuitos de demodulación). Los sensores de efecto Hall se basan en el efecto Hall. Cuando una corriente atraviesa un conductor o semiconductor, un campo magnético perpendicular a la dirección de la corriente desvía los portadores de carga, generando una tensión transversal (tensión Hall). La tensión Hall es directamente proporcional a la intensidad del campo magnético y a la magnitud de la corriente. Los sensores de efecto Hall tienen una estructura simple, generalmente compuesta de materiales semiconductores como arseniuro de galio, silicio, etc., e integran circuitos de acondicionamiento de señal. El sensor de puerta de flujo magnético tiene alta sensibilidad y puede detectar campos magnéticos extremadamente débiles (hasta el nivel de nanotesla, nT), siendo adecuado para medir el campo magnético terrestre (aproximadamente 30-60 μT). Los sensores de efecto Hall tienen baja sensibilidad y se utilizan normalmente para mediciones de campos magnéticos superiores al nivel de militesla (mT), aunque algunos modelos de alta sensibilidad pueden alcanzar el nivel de microtesla (μT). La precisión se ve muy afectada por la temperatura, por lo que se requiere un circuito de compensación de temperatura para mejorar la estabilidad. Los sensores de flujo magnético requieren señales de excitación de alta frecuencia y circuitos complejos, con un alto consumo de energía (generalmente del orden de los milivatios). No son adecuados para dispositivos portátiles alimentados por batería. Los sensores de efecto Hall tienen un bajo consumo de energía (del orden de los microvatios), especialmente los de salida digital (como los sensores Hall conmutados). Son adecuados para aplicaciones de bajo consumo, como teléfonos móviles y dispositivos inteligentes. Por lo tanto, es necesario seleccionar sensores de flujo magnético para detectar campos magnéticos débiles (como en la navegación geomagnética y los instrumentos científicos). Para aplicaciones como el control de motores y la electrónica de consumo, se requieren sensores de efecto Hall que ofrezcan bajo costo, bajo consumo de energía y alta respuesta en frecuencia.

El esquema de modulación y demodulación de bucle cerrado totalmente digital es actualmente la tecnología predominante para los giroscopios interferométricos de fibra óptica (IFOG) de alta precisión. Este sistema modula y demodula señales ópticas en condiciones de bucle cerrado mediante circuitos digitales, extrayendo así la velocidad angular de rotación con alta linealidad. En la siguiente figura se muestra un diagrama típico de un sistema de procesamiento de señales de bucle cerrado totalmente digital, con tecnologías y optimizaciones clave que incluyen la mejora del ancho de banda del sistema, la supresión de la distorsión de la modulación y la implementación de la plataforma de hardware.Mejora del ancho de banda del sistemaMediante la adopción de un esquema de modulación/demodulación de triple frecuencia, el período de muestreo se reduce a un tercio del esquema de frecuencia fundamental, lo que aumenta significativamente el ancho de banda del sistema y compensa mejor las señales de ruido de alta frecuencia, mejorando el rendimiento dinámico sin afectar la precisión estática.Supresión de la distorsión de modulaciónEste método emplea una demodulación de onda cuadrada con pulso de anulación bipolar, que elimina o suprime eficazmente la distorsión de la modulación. En comparación con los métodos de demodulación convencionales, esta técnica reduce el error relativo de medición de la velocidad angular en un orden de magnitud (del 1 % al 0,1 %), lo cual es fundamental para mejorar la precisión y la estabilidad de la medición en giroscopios de bucle cerrado.Implementación de la plataforma de hardwareLos sistemas de bucle cerrado totalmente digitales suelen basarse en plataformas de procesamiento de señales digitales de alto rendimiento. Gracias a su gran capacidad de procesamiento paralelo, alta integración y flexibilidad, las FPGA se han convertido gradualmente en la opción predominante. Las FPGA pueden realizar demodulación digital, control lógico de temporización, filtrado digital e incluso algunas funciones de preprocesamiento. El esquema de modulación y demodulación de bucle cerrado totalmente digital logra la extracción lineal de señales FOG mediante la operación sinérgica de la polarización de modulación de fase, la demodulación de correlación digital y la retroalimentación de fase de onda escalonada. Este esquema no solo es clave para lograr alta precisión y un amplio rango dinámico en FOG, sino que también su adaptabilidad a entornos de alta dinámica y su nivel de integración se mejoran constantemente.

The PT100 resistance thermometer is constructed from pure platinum metal—hence its designation as a platinum resistance thermometer—and stands as the most widely utilized temperature sensor within the medium-to-low temperature range. Its primary characteristics include high measurement accuracy, excellent stability, high reliability, and a long service life. In contrast, thermocouples demonstrate superior performance in high-temperature environments, capable of measuring temperatures reaching as high as 2315°C. The temperature coefficient of platinum resistance is 3.9×10⁻³/°C; at 0°C, its resistance value is 100Ω, and its rate of resistance change is 0.3851Ω/°C. The circuitry typically employed to measure a resistance thermometer is an unbalanced bridge configuration. When the resistance thermometer serves as one of the bridge arms, its connecting lead wires effectively become an integral part of that bridge arm's resistance; since this additional resistance is unknown and fluctuates with ambient temperature, it introduces measurement errors. To eliminate the measurement errors caused by the resistance of these connecting lead wires, a three-wire connection method is commonly adopted.   Figure 1 illustrates a three-wire bridge-based sampling and measurement circuit driven by a constant voltage source. The three lead wires extending from the PT100 possess identical cross-sectional areas and lengths, ensuring that their respective lead resistances are equal—specifically, RX1 = RX2 = RX3. One of these wires (RX2) is connected to the bridge's common reference terminal—specifically, the ground terminal—while the remaining two wires (RX1 and RX3) are connected to the bridge arm containing the platinum resistance and the adjacent reference resistance arm, respectively. Through this specific connection scheme, the bridge circuit is able to maintain a balanced state, thereby effectively eliminating the measurement errors attributable to the resistance of the lead wires. In Figure 1 above, resistors R2, R3, and R4, together with the external PT100, form a Wheatstone bridge. The ADC needs only to sample the voltage output of the bridge to calculate the corresponding resistance value of the PT100, thereby deducing the temperature. Under the assumption that lead resistance RX1 equals RX3, the measurement errors introduced by the lead resistances can be effectively cancelled out. The approximate formulas for VT+ and VT- are as follows: VTP = VPT100 + VRX1 + VRX2 VTN = VR4 + VRX3 + VRX2 The voltage difference between points VTP and VTN is: VTP - VTN ≈ VPT100 - VR4 As can be seen, this voltage difference value is independent of the lead resistances; the final voltage difference value can be derived using the following equation: The resistance value of the PT100 can be obtained from the differential pressure value in the above equation.

Con el continuo desarrollo de la tecnología de automatización industrial, los acelerómetros, como componentes clave, desempeñan un papel fundamental en diversos equipos automatizados. Para garantizar la precisión y fiabilidad de los resultados de medición, es esencial seleccionar el acelerómetro más adecuado para cada aplicación específica. Los siguientes puntos son consideraciones clave durante la selección: I. Comprensión de los principios básicos de los acelerómetrosUn acelerómetro es un sensor que mide la aceleración de un objeto. Su principio de funcionamiento se basa principalmente en la detección de cambios en la masa, el desplazamiento o la deformación de un objeto sometido a aceleración. En la automatización industrial, los acelerómetros se utilizan para monitorizar magnitudes físicas como la vibración, la inclinación y el impacto, lo que permite la monitorización en tiempo real del estado de los equipos. II. Determinación del rango de medición del acelerómetroAl seleccionar un acelerómetro, el primer paso es determinar su rango de medición. Este rango se refiere al valor máximo de aceleración que el sensor puede medir. Según los requisitos de la aplicación, seleccione un rango de medición adecuado para evitar daños en el sensor por un rango demasiado pequeño o imprecisiones en la medición por un rango demasiado grande. III. Centrándonos en la precisión y la resolución del acelerómetro.La precisión y la resolución son indicadores importantes para evaluar el rendimiento de un acelerómetro. La precisión se refiere a la desviación entre el valor de salida del sensor y el valor real, mientras que la resolución se refiere a la variación mínima en la señal de salida del sensor. En el campo de la automatización industrial, los acelerómetros de alta precisión y alta resolución son más adecuados para satisfacer los requisitos de monitorización de alta precisión del estado de los equipos. IV. Considere la frecuencia de respuesta del acelerómetro.La frecuencia de respuesta se refiere a la velocidad a la que cambia la señal de salida de un acelerómetro ante un cambio en la aceleración. Seleccione un acelerómetro con una frecuencia de respuesta adecuada según los diferentes escenarios de aplicación. Los sensores con altas frecuencias de respuesta pueden capturar los cambios de aceleración con mayor rapidez y son idóneos para aplicaciones con altos requisitos de tiempo real. V. Elija el método de instalación adecuado.Al seleccionar un sensor, elija un método de instalación adecuado en función del escenario de aplicación real y la estructura del equipo para garantizar un funcionamiento estable y fiable del sensor. VI. Elija el método de salida de señal apropiado.En función de las características de la aplicación, elija entre interfaces de salida digitales y analógicas. Las interfaces de salida digitales suelen incluir salidas RS232, RS485/RS422, CAN y TTL, mientras que las salidas analógicas suelen incluir salidas de voltaje y corriente. VII. Considerar la adaptabilidad ambientalEl entorno de la automatización industrial es complejo, y los acelerómetros deben tener una gran adaptabilidad ambiental. Al seleccionar un sensor, es importante considerar si es resistente al agua, al polvo y a la corrosión, así como su rango de temperatura de funcionamiento, para garantizar que pueda seguir funcionando correctamente incluso en entornos adversos.

En el circuito de reinicio del STM32 que se muestra en la Figura 1, un diodo de conmutación suele conectarse en paralelo con el terminal de resistencia del circuito de reinicio RC. La función principal de este diodo es acelerar la descarga del condensador.Figura 1. Circuito de reinicio del STM32.Figura 2. Trayectoria de descarga del circuito de reinicio del STM32.En un circuito de reinicio RC, un diodo de descarga es indispensable, ya que su función principal es la descarga rápida. Cuando se interrumpe la alimentación o se produce un corte momentáneo debido a interferencias, la carga almacenada en el condensador debe liberarse a través de alguna vía para garantizar un reinicio correcto al volver a encender el dispositivo. Sin un diodo, cuando el pulso de interferencia por corte de alimentación es estrecho, el condensador se descarga a través de la resistencia R1, que tiene una resistencia elevada, lo que resulta en una velocidad de descarga lenta. El circuito RC no puede descargarse completamente en el momento del corte de alimentación, y el sistema no puede reiniciarse automáticamente al restablecerse la energía. La interferencia por corte momentáneo de alimentación puede provocar que el programa deje de funcionar con normalidad, lo que conlleva un comportamiento errático del programa o la entrada en un bucle infinito. La adición de un diodo proporciona una vía de descarga rápida para el condensador. Debido a la muy baja resistencia de encendido del diodo, como se muestra en la vía de descarga del circuito de reinicio del STM32 en la Figura 2, la carga en el condensador C1 se descarga rápidamente a través del diodo D1, lo que garantiza la estabilidad y fiabilidad del circuito de reinicio. Cuando se interrumpe la alimentación, el condensador se descarga rápidamente a tierra a través del diodo. Cuando se restablece la energía, el condensador ya se ha descargado por completo y puede comenzar inmediatamente el proceso de carga, lo que activa la operación de reinicio. Este rápido proceso de descarga garantiza que el circuito de reinicio pueda volver rápidamente a su estado inicial después de un corte de energía o un suministro eléctrico anómalo.

La ondulación de la fuente de alimentación se refiere al componente de corriente alterna (CA) periódico que aparece en la salida de una fuente de alimentación de corriente continua (CC). Su amplitud se suele representar como pico a pico o pico a valle, como se muestra en la Figura 1. La ondulación de la fuente de alimentación se debe principalmente a imperfecciones en la forma de onda durante la conversión de energía, como las variaciones de voltaje causadas por el encendido y apagado de los transistores de conmutación durante el funcionamiento de una fuente de alimentación conmutada. La ondulación de la fuente de alimentación puede afectar el funcionamiento normal de los equipos, especialmente de los equipos electrónicos de precisión y los circuitos analógicos que requieren fuentes de alimentación estables.Figura 1. Ondulación y ruido de la fuente de alimentación.Suprimir y reducir la ondulación de la fuente de alimentación a un rango razonable es uno de los principales objetivos en el diseño de circuitos de alimentación. Por lo tanto, dominar los métodos correctos de prueba de ondulación de la fuente de alimentación es crucial para la posterior depuración y optimización del diseño. Un osciloscopio se utiliza habitualmente para medir la ondulación de la fuente de alimentación. Al establecer las condiciones de disparo y los rangos de medición adecuados, se observa y registra la forma de onda y la amplitud de la ondulación. Además, se pueden utilizar otros instrumentos y equipos, como un medidor de coeficiente de ondulación, para analizar y cuantificar con mayor detalle las características de la ondulación.  Para garantizar la observación de una forma de onda de rizado verdadera y fiable, se deben tener en cuenta los siguientes puntos al medir el rizado de la tensión de salida con un osciloscopio. El método correcto se muestra en la Figura 2.1. Seleccione el modo de acoplamiento de CA en el osciloscopio;2. Para garantizar la relación señal/ruido, seleccione X1 para la atenuación de la sonda durante la prueba de rizado de la fuente de alimentación;3. Establezca el límite de ancho de banda en 20 MHz para evitar que el ruido de alta frecuencia afecte la medición de la ondulación;4. Minimizar los bucles de tierra; se recomienda un anillo de conexión a tierra con resorte como se muestra en el lado derecho de la Figura 2;5. Coloque la sonda cerca de ambos lados del condensador;6. Evite probar simultáneamente formas de onda en otros puntos utilizando otros canales del osciloscopio. Si utiliza los métodos de medición correctos descritos anteriormente, podrá observar una forma de onda de rizado similar a la que se muestra a continuación.Figura 3. Forma de onda de rizado.

El cable de par trenzado consta de dos conductores aislados trenzados entre sí, lo que lo hace especialmente adecuado para la transmisión de señales diferenciales. En comparación con los conductores paralelos, puede suprimir las interferencias de manera más eficaz. Las características del cable de par trenzado se reflejan en los dos aspectos siguientes: 1. Eliminación del acoplamiento capacitivoEn comparación con los cables paralelos, los valores de capacitancia de acoplamiento de cada cable en un cable de par trenzado a la fuente de interferencia o a tierra son más cercanos, lo que da como resultado una impedancia más equilibrada, como se muestra en la Figura 1.Figura 1Debido a que los cables de par trenzado están enrollados firmemente, la capacitancia de acoplamiento entre los dos cables y la fuente de ruido, así como la impedancia a tierra, son prácticamente iguales. La corriente de interferencia que fluye desde la fuente de ruido hacia las dos líneas de señal es prácticamente idéntica, y la diferencia entre las dos líneas de señal permanece inalterada. La corriente de la capacitancia de acoplamiento se convierte en interferencia de modo común. Como se muestra en la Figura 2, C1=C2 y Z1=Z2, por lo que la corriente que fluye hacia C1 y C2 desde la fuente de interferencia es igual, lo que significa que los voltajes generados en las líneas 1 y 2 son iguales, y Vn=0. Debido a que el método de transmisión de señal diferencial tiene una excelente capacidad de rechazo de modo común, se pueden eliminar los efectos del acoplamiento capacitivo.Figura 22. Eliminación del acoplamiento inductivoSi se utilizan líneas paralelas, las dos líneas de señal formarán un bucle muy estrecho que captará la interferencia del campo magnético del entorno. La estructura de un cable de par trenzado consiste en trenzar los dos conductores de la línea de transmisión a intervalos fijos, lo que provoca que la dirección de la fuerza electromotriz inducida por el campo magnético se invierta en cada bucle adyacente, cancelándola secuencialmente. Desde la perspectiva del circuito, la inductancia mutua en cada bucle adyacente es opuesta a la fuente de ruido, y la inductancia mutua total de los conductores se anula. Como se muestra en la Figura 3, cuando las líneas paralelas están sometidas a interferencia de un campo magnético externo, las corrientes inducidas en los dos conductores no se cancelan entre sí, lo que genera una gran tensión inducida que afecta a la transmisión de la señal. Sin embargo, la estructura de un cable de par trenzado provoca que las corrientes inducidas en los conductores se cancelen entre sí, evitando la generación de una tensión inducida.En aplicaciones de transmisión diferencial, los cables de par trenzado eliminan el acoplamiento capacitivo e inductivo con fuentes de interferencia externas. Por lo tanto, se utilizan ampliamente en aplicaciones de transmisión de señales diferenciales como CAN y RS-485.

La ondulación de la fuente de alimentación, o simplemente ondulación, es la fluctuación periódica de voltaje o corriente en una fuente de alimentación. Esta fluctuación representa una amenaza potencial para el funcionamiento estable de los equipos eléctricos. Una ondulación excesiva puede reducir la eficiencia de conversión del sistema de alimentación, aumentar la generación de calor y, en casos graves, provocar inestabilidad del sistema o incluso daños en los chips. Por lo tanto, al diseñar un circuito BUCK, es necesario tomar medidas para reducir la ondulación de la fuente de alimentación y garantizar la estabilidad del sistema.A continuación se presentan algunos métodos comunes para reducir la ondulación de la fuente de alimentación BUCK:Aumentar la inductancia y el condensador de salida para el filtrado.Según la fórmula para fuentes de alimentación conmutadas, la magnitud de la fluctuación de corriente dentro del inductor es inversamente proporcional al valor de la inductancia, y la ondulación de salida es inversamente proporcional al valor de la capacitancia de salida. Por lo tanto, aumentar los valores de inductancia y capacitancia de salida puede reducir la ondulación.Figura 1 Corriente del inductorLa Figura 1 anterior muestra la forma de onda de la corriente dentro del inductor L de una fuente de alimentación conmutada. La corriente de rizado ΔI se puede calcular mediante la siguiente fórmula. Basándonos en el equilibrio voltio-segundo y otros parámetros, se observa que aumentar el valor del inductor L o la frecuencia de conmutación reduce la fluctuación de corriente dentro del inductor. De manera similar, la relación entre el rizado de salida y la capacitancia de salida es: Vripple = Imax/(Co × fsw). Se observa que aumentar el valor de la capacitancia de salida reduce el rizado. Generalmente, se utilizan condensadores electrolíticos de aluminio como condensador de salida para lograr una capacitancia elevada. Sin embargo, estos condensadores no son muy eficaces para suprimir el ruido de alta frecuencia y su ESR es relativamente alta. Por lo tanto, se conecta un condensador cerámico en paralelo para compensar las limitaciones de los condensadores electrolíticos de aluminio. Cuando una fuente de alimentación conmutada está en funcionamiento, la tensión de entrada Vin permanece constante, pero la corriente varía con el interruptor. Al encender la fuente o si la carga cambia bruscamente, se necesita un condensador de entrada como reserva de energía temporal para compensar la caída instantánea de la tensión de entrada. Normalmente, se conecta un condensador en paralelo cerca del terminal de entrada de corriente (cerca del interruptor en un convertidor Buck) para proporcionar corriente. El condensador de entrada también suprime la ondulación y la interferencia electromagnética (EMI) de la fuente de alimentación anterior. Tras adoptar la solución anterior, la fuente de alimentación conmutada de tipo BUCK se muestra en la siguiente figura:Figura 2 Topología BUCKEl método descrito anteriormente tiene un efecto limitado en la reducción de la ondulación. Debido a las limitaciones de tamaño, el inductor no puede ser muy grande; aumentar el condensador de salida hasta cierto punto no tiene un efecto significativo en la reducción de la ondulación; y aumentar la frecuencia de conmutación incrementará las pérdidas por conmutación.El filtrado de segunda etapa implica la adición de otro filtro LC.Los filtros LC son eficaces para suprimir el ruido y la ondulación. Al seleccionar los inductores y condensadores adecuados para construir el circuito del filtro en función de la frecuencia de ondulación que se desea eliminar, esta se puede reducir significativamente. Sin embargo, en este caso, es necesario considerar el punto de muestreo de la tensión de comparación de retroalimentación.Figura 3Seleccionar el punto de muestreo antes del filtro LC (Pa) resultará en una disminución de la tensión de salida. Esto se debe a que cualquier inductor tiene una resistencia de CC, y cuando se emite corriente, se produce una caída de tensión en el inductor, lo que provoca una disminución de la tensión de salida de la fuente de alimentación. Además, esta caída de tensión varía con la corriente de salida. Seleccionar el punto de muestreo después del filtro LC (Pb) producirá la tensión de salida deseada. Sin embargo, esto introduce un inductor y un condensador en el sistema de alimentación, lo que podría afectar la estabilidad del bucle.Después de la salida de potencia BUCK, conecte un filtro LDO.La combinación más común es BUCK+LDO, que es la forma más eficaz de reducir la ondulación y el ruido. Proporciona una tensión de salida constante sin necesidad de modificar el sistema de retroalimentación original, pero esto también reduce la eficiencia general del sistema de alimentación y resulta la opción más costosa. Un parámetro clave para los LDO es el PSRR (índice de rechazo de la fuente de alimentación), que cuantifica la medida en que las variaciones en la entrada de alimentación se transmiten a la salida. Tras pasar por un LDO, la ondulación de conmutación suele ser inferior a 10 mV.El diseño de la placa de circuito impreso (PCB) de una fuente de alimentación conmutada también es crucial para reducir la ondulación. Una colocación incorrecta de los componentes, una conexión a tierra inadecuada o la proximidad de pistas críticas a la zona sensible al interruptor pueden provocar un aumento de la ondulación y del ruido de alta frecuencia.

Una resistencia de cero ohmios, también conocida como resistencia de puente, es una resistencia de propósito especial. Una resistencia de cero ohmios no tiene resistencia cero; es una resistencia con un valor de resistencia muy pequeño. Al tener un valor de resistencia, tiene las mismas especificaciones de tolerancia y precisión que las resistencias de montaje superficial convencionales. En el diseño de placas de circuito impreso, cuando dos puntos no se pueden conectar mediante circuitos impresos, se suele utilizar un puente en la parte frontal. Esto es común en las placas comunes. Para garantizar el correcto funcionamiento de las máquinas automáticas de recogida y colocación y las máquinas automáticas de inserción, se utilizan resistencias de cero ohmios en lugar de puentes. Las funciones de una resistencia de 0 ohmios son las siguientes: 1. No tiene ninguna función en el circuito; solo se utiliza en la PCB para facilitar la depuración o la compatibilidad del diseño. 2. Se puede utilizar como puente para evitar interferencias de alta frecuencia causadas por los pines del puente (que actúan como antena). 3. Cuando los parámetros del circuito coincidente son inciertos, se puede usar una resistencia de 0 ohmios como alternativa. Durante la depuración, se determinan los parámetros y se usa un componente con un valor específico como alternativa. 4. Una resistencia de 0 ohmios es muy pequeña. Para medir el consumo de corriente de una parte del circuito, conecte una resistencia de 0 ohmios y un amperímetro. Esto facilita la medición del consumo de corriente y permite medir corrientes elevadas. 5. Al enrutar, si es imposible enrutar el circuito, se puede agregar una resistencia de 0 ohmios como puente. 6. Bajo señales de alta frecuencia, puede actuar como inductor o condensador (según las características del circuito externo). Los inductores se utilizan principalmente para resolver problemas de compatibilidad electromagnética (EMC), como entre tierra y tierra, fuentes de alimentación y circuitos integrados. 7. Puesta a tierra de un solo punto, lo que significa que la tierra de protección, la tierra de trabajo y la tierra de CC están separadas en el equipo, convirtiéndose cada una en un sistema independiente. 8. Para la protección del circuito, puede actuar como un fusible de bajo costo. 9. Se utiliza para bucles de corriente al puentear. Al dividir el plano de tierra, se interrumpe la ruta de retorno más corta para las señales. El bucle de señal debe desviarse, creando una amplia área de bucle. Esto refuerza la influencia de los campos eléctricos y magnéticos, facilitando la interferencia o la recepción de interferencias. Conectar una resistencia de 0 ohmios a través del área dividida proporciona una ruta de retorno más corta y reduce la interferencia. 10. En circuitos de señal mixta, como los digitales y analógicos, a menudo se requiere que las dos tierras estén separadas y conectadas en un solo punto. Podemos usar una resistencia de 0 ohmios para conectar estas dos tierras en lugar de conectarlas directamente. 11. En la configuración de circuitos, generalmente se deben evitar los puentes y los interruptores DIP en los productos. A veces, los usuarios pueden manipular la configuración, lo que puede dar lugar a malentendidos. Para reducir los costos de mantenimiento, se deben soldar resistencias de 0 ohmios a la placa en lugar de puentes.

En entornos industriales, para ahorrar en cableado, se suele utilizar un sistema de dos cables de 4-20 mA. Este sistema utiliza dos cables para alimentar simultáneamente el sensor/transmisor de campo y transmitir la señal analógica. Sabemos que el circuito sensor/transmisor requiere cierta corriente para funcionar; por lo tanto, la estructura del circuito que utiliza este método debe ser de bajo consumo. La corriente de punto cero de 4 mA garantiza que el dispositivo pueda arrancar y funcionar con normalidad. La transmisión de la señal analógica se logra ajustando dinámicamente un circuito de fuente de corriente constante para garantizar que la corriente total en el bucle se mantenga exactamente entre 4 mA y 20 mA.Figura 1. Circuito de regulación de corriente y voltaje constantesFigura 2. Diagrama de la estructura interna del LM317La Figura 1 muestra un circuito regulador de corriente constante construido con el BL317, un circuito de fuente de corriente constante de baja potencia que controla con precisión la corriente de salida a 3,8 mA. El circuito garantiza que la corriente que fluye hacia U1 se mantenga constante a 3,8 mA, evitando que fluctúe con los cambios en la carga aguas abajo. Como se muestra en el diagrama de estructura interna del LM317 en la Figura 2, la tensión entre Vout y ADJ se mantiene estable en aproximadamente 1,25 V durante el funcionamiento normal, por lo que la corriente I1 a través de la resistencia R1 también permanece constante. La dirección de la corriente se indica mediante flechas, de las cuales se puede derivar la siguiente relación: I2 = I1 + IADJ, donde yoADJ es de 50 μA y puede despreciarse. Por lo tanto, I₂ es aproximadamente igual a I₁, es decir, I₂ ≈ I₁ = 1,25 V/330 Ω = 3,8 mA.La siguiente etapa del circuito, que se muestra en la Figura 1, utiliza el diodo de referencia de voltaje de baja potencia LM385-2.5 para proporcionar una fuente de alimentación regulada de 2,5 V al sistema de baja potencia. El LM385-2.5 opera en un rango de corriente de 20 μA a 20 mA, presenta una impedancia dinámica extremadamente baja y una excelente estabilidad térmica. El circuito también aprovecha inteligentemente las características de la fuente de referencia de voltaje de precisión TL431, cortocircuitando el pin de referencia 1 y el pin de cátodo 2 del TL431 y conectándolos en serie con el circuito. En esta configuración, la caída de voltaje entre el ánodo y el cátodo del TL431 es de 2,5 V, lo que garantiza que el voltaje de salida en la fuente de corriente constante I2 sea de 5 V. Este voltaje puede alimentar el circuito de acondicionamiento de señal.

Sabemos que para mejorar la capacidad antiinterferente de los sistemas de comunicación, las interfaces RS485, CAN bus, USB y Ethernet utilizan la transmisión diferencial de señales. Esta técnica difiere del enfoque tradicional de una sola línea de señal. Transmite señales a través de dos líneas con amplitudes iguales, pero fases opuestas. Las señales transmitidas por estas dos líneas se denominan señales diferenciales. Una señal diferencial utiliza un valor numérico para representar la diferencia entre dos magnitudes físicas. Las señales diferenciales también se denominan señales de modo diferencial, a diferencia de las señales de modo común. La Figura 1 muestra las formas de onda de transmisión de las señales diferenciales V+ y V- en las líneas de señal y las formas de onda de análisis de datos en el extremo receptor.Figura 1. Forma de onda de señal diferencialCuando utilizamos señalización diferencial para la transmisión, aunque aumenta la complejidad de cualquier circuito de interfaz relacionado, ofrece las siguientes tres ventajas:1. Al controlar la tensión de referencia, las señales pequeñas se pueden identificar fácilmente. En un sistema de señal unipolar que utiliza la tierra como referencia, la precisión de la señal medida depende de la consistencia de la tierra dentro del sistema. Cuanto más lejos estén la fuente y el receptor de la señal, mayor será la posibilidad de diferencias en sus valores locales de tensión de tierra. El valor de la señal recuperado de una señal diferencial es en gran medida independiente del valor preciso de la tierra.2. Es altamente inmune a la interferencia electromagnética externa (EMI). Una fuente de interferencia afecta a cada extremo del par de señales diferenciales prácticamente por igual. Dado que la diferencia de voltaje determina el valor de la señal, cualquier interferencia idéntica que aparezca en ambos conductores será ignorada. Además de ser menos sensibles a las interferencias, las señales diferenciales generan menos EMI que las señales unipolares.3. En un sistema de alimentación única, se pueden gestionar señales bipolares con facilidad y precisión. Para gestionar señales bipolares en un sistema de alimentación única y unipolar, debemos establecer una tierra virtual con un voltaje arbitrario entre la tierra y el riel de alimentación (normalmente el punto medio). Los voltajes por encima de la tierra virtual representan señales positivas, y los voltajes por debajo de ella representan señales negativas. Por lo tanto, la tierra virtual debe estar correctamente distribuida por todo el sistema. Con la señalización diferencial, dicha tierra virtual no es necesaria, lo que permite procesar y transmitir señales bipolares con alta fidelidad sin depender de la estabilidad de la tierra virtual.