5. Transmisión de señales
Profesor: Marco A. Ayala Torres
ayalatorresm@gmail.com
Curso: Electrónica análoga y digital para detectores de partículas
Carrera: Ingeniería Física
UNIVERSIDAD ANDRÉS BELLO
09/Septiembre/2025
Marco A. Ayala-Torres
Contenido
Transmisión de señales
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Introducción
Discutiremos la transmisión de señales de una parte del sistema electrónico a otra: los cables de interconexión.
El objetivo de la transmisión de señales es:
1) Llevar la señal del punto A al punto B,
2)Preservar la información en la señal.
Un pulso generalmente consiste en un espectro continuo de frecuencias de 0 a infinito, lo que significa que nuestro cable de interconexión tendría que ser capaz de transmitir una gama infinita de frecuencias uniformemente y coherentemente sobre la distancia requerida, en la mayoría de los sistemas, unos pocos metros. Tal cable ideal, por supuesto, no existe.
Las capacitancias parásitas, las inductancias y la resistencia, inherentes a cualquier configuración de conductores, atenuarán invariablemente algunas frecuencias más que otras, lo que provocará una distorsión del pulso en el extremo receptor. De hecho, el envío de una señal de pulso rápido a través de simples conexiones de cables, por ejemplo, ya da como resultado una distorsión intolerable después de sólo unos centímetros.
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Introducción
En la práctica no es necesario transmitir una gama infinita de frecuencias. El espectro de Fourier de un pulso rectangular de ancho T está contenido en gran medida en la región 1/T, y, como hemos visto, la mayor parte de la información se reproducirá si solo se mantiene este rango. Sin embargo, esto no implica que nuestros problemas hayan terminado. De hecho, para un pulso rápido de 2 o 3 ns, esto significa transmitir uniformemente todas las frecuencias hasta varios cientos de MHz. Esta sigue siendo una gama muy amplia y no es obvio cómo se puede realizar la transmisión de incluso esta gama finita sin atenuación de algunas frecuencias. Afortunadamente, la teoría de la transmisión de señales de pulso se ha desarrollado durante algún tiempo y ha permitido el diseño de líneas de transmisión que permiten una transmisión de baja distorsión a largas distancias.
A pesar de que el diseño de los circuitos del módulo se deja al ingeniero electrónico, es extremadamente importante que comprendamos cómo se transmiten estas señales y reconozcamos los problemas que surgen. En electrónica nuclear, la línea de transmisión estándar es el cable coaxial.
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Cables coaxiales
Los cables coaxiales son un tipo de cable eléctrico que se utiliza para transmitir señales de radiofrecuencia (RF). Están compuestos por un conductor central rodeado de una capa aislante, que a su vez está rodeada de una malla metálica trenzada. La malla ayuda a proteger la señal de las interferencias de otros dispositivos eléctricos.
Los cables coaxiales se utilizan comúnmente en una variedad de aplicaciones, que incluyen:
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Los cables coaxiales son una buena opción para aplicaciones donde se requiere una transmisión de señal de alta calidad. También son relativamente económicos y fáciles de instalar
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Cables coaxiales
Ventajas:
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Cables coaxiales. Notas:
Las frecuencias de hasta 100 kHz se atenúan eficazmente en la mayoría de los cables estándar. Una variedad de tamaños y diseños de cables están disponibles comercialmente de varios fabricantes. Los cables más comúnmente utilizados son RG-58C/U (50Ω) para señales rápidas y RG-58/U (93Ω) para señales lentas. En los últimos años, sin embargo, los cables en miniatura RG-174/U han ganado una popularidad. El cable de 75Ω (RG59/U) también se utiliza para transmisión de alto voltaje.
Las señales de pulso se transmiten a través de una línea coaxial como una onda viajera (la línea coaxial no es más que una guía de ondas). En electrónica, es habitual ver el cable coaxial como un elemento de circuito y considerar el voltaje y la corriente.
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Ejemplos
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Ejemplos
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Cables coaxiales. Capacitancia parásita
La capacitancia parásita es una capacitancia que se forma entre dos conductores que están eléctricamente separados pero que están cerca uno del otro. Esta capacitancia puede ser causada por una variedad de factores, como la proximidad entre los conductores, la forma de los conductores y el material que los separa.
En el caso de los cables coaxiales, la capacitancia parásita se forma entre el conductor central y la malla exterior. Esta capacitancia puede causar una serie de problemas, como la atenuación de la señal, la distorsión de la señal y la interferencia electromagnética.
La capacitancia parásita se puede reducir mediante una serie de técnicas, como el uso de un material dieléctrico de alto rendimiento, el aumento de la separación entre los conductores y el uso de conductores de forma más compacta.
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LEMO
Los cables LEMO son un tipo de cable coaxial que se utiliza en una variedad de aplicaciones, que incluyen instrumentación, equipos de prueba y dispositivos médicos. Son conocidos por su alta calidad, durabilidad y facilidad de uso.
Los cables LEMO se utilizan comúnmente para conectar dispositivos de instrumentación, como osciloscopios, multímetros y fuentes de alimentación. También se utilizan a menudo para conectar equipos de prueba, como generadores de señales, generadores de funciones y osciloscopios.
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LEMO características principales
Los cables LEMO están especificados por una serie de factores, que incluyen:
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LEMO
Existen diferentes tipos de conectores:
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Estos son conectores push-pull, i.e., se puede conectar y desconectar de forma rápida y sencilla. También son conectores con cierre automático, permanecerá conectado incluso si recibe un golpe o una sacudida.
El conector LEMO funciona mediante un pestillo con resorte. Cuando el enchufe del conector se inserta en el receptáculo del conector, el pestillo se empuja hacia atrás. Esto permite que el enchufe del conector coincida con el receptáculo del conector. Una vez que el enchufe del conector está acoplado con el receptáculo del conector, el pestillo salta hacia adelante y bloquea los dos conectores juntos.
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LEMO- Señales
Conectores multicoaxiales: diseñados para aplicaciones específicas (12x)
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Estándar
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¿Por qué necesitamos conectores conectores push-pull?
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Más opciones para conectores: MCX y SMA
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Ejemplo extra
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¡Muchas gracias!
Contacto:
Marco A. Ayala Torres
ayalatorresm@gmail.com
https://sites.google.com/view/ayalatorresm
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