Una vez se han observado los distintos factores que afectan a lo que se conoce como ruido eléctrico en el circuito, prestaremos atención en este apartado a la eliminación, o reducción de sus efectos cuando no sea posible.
Solución al ruido eléctrico conducido: Si bien se ha comentado que lo deseable es que no haya variaciones bruscas de corriente para evitar los efectos de las inductancias parásitas, no es menos cierto, que en ocasiones es necesario apagar y encender partes del mismo para reducir el consumo eléctrico del circuito, o bien se necesita actuar sobre cargas que funcionan con troceadores, como los de las máquinas expendedoras. En estos casos la solución al ruido eléctrico conducido que provocarán estas acciones es el filtrado de la tensión parásita inducida mediante condensadores y la inclusión de mecanismos de separación galvánica entre dichos elementos y el resto del circuito, mediante optoacopladores y elementos similares.
Considerando el ruido eléctrico en el diseño de PCBs: Esto no implica que haya que dar por perdida la batalla contra la autoinductancia parásita, de hecho, es recomendable además hacer pistas de circuito impreso que reduzcan la inductancia de las mismas y reducir los efectos de las variaciones de tensión , por ejemplo mediante la inclusión de condensadores que absorvan las variaciones de corriente.
En este sentido, las pistas de un circuito impreso deben ser lo más cortas y anchas posible, especialmente las de las lineas de alimentación, se deberán incluir condensadores de desacoplo tanto en las alimentaciones como en los circuitos integrados, se deberán separar las alimentaciones: digital, potencia, analógica, etc. Especialmente se deberán realizar pistas de alimentación directas, anchas y muy cuidadas. Considerando que en el ejemplo anterior típico en el que se inducián 100 V, si dicha inducción se produce en la alimentación podemos dañar irreversiblemente el circuito, y aun produciéndose oscilaciones más pequeñas de tensión, si dichas oscilaciones son negativas se puede producir un reset, o se puede inducir que se dispare una interrupción de forma indeseada. Limitar, en la medida en que sea posible, las variaciones bruscas de corriente (slew-rate).
Soluciones al ruido eléctrico producido por acoplamiento capacitivo entre pistas: La principal forma de reducir este tipo de ruido eléctrico es reduciendo la velocidad de los cambios de tensión, sin embargo, en los circuitos digitales esto no es siempre posible, especialmente si observamos las lineas de comunicaciones. En estos casos, se recomienda reducir la longitud de las pistas, aumentar la separación entre las mismas y situar una pista de masa o de alimentación entre ellas.
Soluciones al ruido eléctrico producido por acoplamiento inductivo y por efectos de antena: Se debe utilizar un plano o malla de masa, expandiendo al máximo el tamaño de la misma, se debe realizar una sola conexión a tierra para evitar los bucles de corriente de tierra.
Además de estas medidas se recomienda aislar el circuito mediante una chapa metálica, de modo que haga el efecto “Jaula de Faraday” en la PCB, impidiendo la entrada de ondas electromagnéticas que inducirán corrientes parásitas en el circuito. Y de modo análogo, habrá que evitar producir ruido eléctrico, que inducirá igualmente perturbaciones en otras partes del circuito. o en otros elementos del exterior Con este motivo se utilizarán carcasas ferromagnéticas, se utilizarán cables gruesos en la medida de lo posible, y se recomienda apantallarlos. Igualmente se recomienda apantallar los transformadores y evitar el uso de relés y contactores, que si hay problemas de ruidos eléctricos, deberían sustituirse por optoacopladores y dispositivos de estado sólido como triacs que conmuten en su paso por cero.
Además de estas medidas se recomienda aislar el circuito mediante una chapa metálica, de modo que haga el efecto “Jaula de Faraday” en la PCB, impidiendo la entrada de ondas electromagnéticas que inducirán corrientes parásitas en el circuito. Y de modo análogo, habrá que evitar producir ruido eléctrico, que inducirá igualmente perturbaciones en otras partes del circuito. o en otros elementos del exterior Con este motivo se utilizarán carcasas ferromagnéticas, se utilizarán cables gruesos en la medida de lo posible, y se recomienda apantallarlos. Igualmente se recomienda apantallar los transformadores y evitar el uso de relés y contactores, que si hay problemas de ruidos eléctricos, deberían sustituirse por optoacopladores y dispositivos de estado sólido como triacs que conmuten en su paso por cero.
A continuación se enumeran un checklist de diseño electrónico que debe revisarse en caso de que nuestro producto presente problemas de ruido eléctrico:
- Utilizar cables y pistas muy cortos para evitar las oscilaciones los acoplos, los efectos antena y otros.
- Utilizar condensadores de desacoplo en la alimentación. Se recomienda filtrar la tensión de alimentación de entrada a cada placa con un densador de entre 100nF y 100 uF, y la alimentación de cada circuito integrado con un condensador de 10nF, salvo que el fabricante recomiende otro valor. Estos filtros resuelven los cambios de tensión producidos por cambios bruscos de corriente y reducen los bucles de corriente de los circuitos integrados a la mínima expresión, para lo que se recomienda situarlos lo más cerca posible de los pines de alimentación de dichos integrados.
- Realizar una buena distribución de las alimentaciones. Se recomienda utilizar lineas cortas, directas y anchas, se recomienda utilizar un plano o malla de masa y separar galvánicamente las distintas alimentaciones, de potencia, analógica y digital. Con estas medidas se minimizarán las componentes resisitivas e inductivas de la impedancia parásita de la linea, se reducirán los bucles de corriente así como las impedancias compartidas.
- Eliminar y apantallar todos los componentes magnéticos, para evitar que produzcan ruidos eléctricos que se traducirán en corrientes y tensiones parásitas en el circuito.
- Evitar el uso de contactores y relés y sustituirlos por triacs que conmuten en su paso por cero. De este modo se introducirá menos ruido eléctrico en la alimentacion y se evitarán los rebotes.
- Intercalar lineas de masa en los buses de comunicaciones para evitar y reducir el ruido eléctrico asociado a acoplos capacitivos.
- Aislar el circuito electrónico mediante una chapa metálica, para hacerlo inmune frente a ruidos eléctricos generados en el exterior.
- Aislar las lineas de conexión al exterior: mediante el uso de filtros de red y separando las entradas y salidas galvánicamente mediante optoacopladores.
- Apantallar los cables de conexión, para evitar la inducción de corrientes y tensiones en los mismos. Para ello se recomienda la utilización de cables coaxiales o entrelazados, evitando los cables finos, planos, pequeños y sin trenzar.
