consideraciones generales para diseño de circuitos electrónicos

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Consideraciones Consideraciones generales para generales para

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Alberto Medranoalberto@codeagroup.com

Ing. Alberto Medrano, alberto@codeagroup.comwww.codeagroup.com

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Agenda

● Pirámide de la Normalización y Normativa Venezolana● ISO 14971 / ISO 13485 / Otras ISO relacionadas a dispositivos

médicos● Relación señal/ruido (preámbulo)● Introducción a IEC60601-1 (3ra. Edición) – Fuentes de Poder de Uso

Médico● Fuentes generadoras de ruido● Circuitos de Aislamiento – Señal Análoga● Circuitos de Aislamiento – Manejo de Cargas

Pirámide de la normalización

PDVSAPDVSA, , PHILIPSPHILIPS, , BAYERBAYER, , BRISOLBRISOL, , SAMSUNGSAMSUNG

FONDONORMAFONDONORMA, , CODELECTRACODELECTRA, , ASOQUIMASOQUIM,,CINVICRE, CINVICRE, FAVENPAFAVENPA, , ASMEASME, , ASTMASTM

COVENINCOVENIN (Oficial), UNE, (Oficial), UNE, ICONTECICONTEC,,IRAMIRAM, ABNT, NOM (México), ABNT, NOM (México)

COPANTCOPANT (América) (América)CENCEN (Europa) (Europa)

ISOISOIInternationalnternational

Organization forOrganization forStandardizationStandardization

Normas Internacionales

Normas Regionales

Normas Nacionales

Normas de Asociación

Normas de Empresa

ISO 14971 / ISO 13485ISO 14971:2007 specifies a process for a manufacturer to identify the hazards associated with medical devices, including in vitro diagnostic (IVD) medical devices, to estimate and evaluate the associated risks, to control these risks, and to monitor the effectiveness of the controls.

The requirements of ISO 14971:2007 are applicable to all stages of the life-cycle of a medical device.

ISO 14971:2007Medical devices -- Application of risk management to medical devices

ISO 14971 / ISO 13485ISO 13485:2003 specifies requirements for a quality management system where an organization needs to demonstrate its ability to provide medical devices and related services that consistently meet customer requirements and regulatory requirements applicable to medical devices and related services.

ISO 13485:2003Medical devices -- Quality management systems -- Requirements for regulatory purposes

ISO 14971 / ISO 13485

ISO 15223 Medical devices – Symbols to be used with medical device labels, labelling, and information to be supplied

ISO 10993 Biological evaluation of medical devices

ISO 14155:2011 Clinical investigation of medical devices for human subjects – Good clinical practice

Relación Señal/Ruido

La relación señal/ruido (en inglés Signal to noise ratio

SNR o S/N) se define como el margen que hay

entre la potencia de la señal que se transmite y la potencia del ruido que la

corrompe. Este margen es medido en decibelios.

IEC60601-1 (3ra. Edición)

IEC60601-1 3rd edition demands that two means of IEC60601-1 3rd edition demands that two means of protection (MOPs), or isolation barriers exist where protection (MOPs), or isolation barriers exist where

patients may come into contact with equipmentpatients may come into contact with equipment

IEC60601-1 (3ra. Edición)

NO cumple con lanormativa médica

SI cumple con lanormativa médica

Ejemplo sobre un componentebásico como lo es una fuentede poder o de alimentación

Relación Señal/Ruido

Clasificación del Ruido Eléctrico● Clasificados en:

– EMI → Interferencia Electromagnética– RFI → Interferencia de Radiofrecuencia– ESD → Descarga Electrostática

● Y los parámetros involucrados– Amplitud– Frecuencia– Velocidad– Impedancia– Distancia– Temperatura

Fuentes de Ruido EléctricoRuidos eléctricos conducidos Ruidos eléctricos radiados

Ruido eléctrico generado por el propio circuito

- Variaciones bruscas de corriente- Carga y descarga de condensadores- Encendido y apagado de elementos del circuito- Acoplo por impedancia compartida por varias etapas- Resonancias y oscilaciones asociadas a ellas

- Osciladores, relojes y elementos similares.- Emisión a altas frecuencias- Radio- Acoplo capacitivo entre pistas- Acoplo inductivo entre pistas- Componentes magnéticos- Contactores y relés

Ruido eléctrico externo al circuito

- Perturbaciones de la red eléctrica, provocadas por conexión y desconexión de cargas, o por variaciones bruscas del consumo energético, por ejemplo- Perturbaciones recogidas por las lineas de entradas y salidas del equipo

- Motores y máquinas eléctricas- Elementos de radiofrecuencia- Ordenadores y sistemas digitales- Relés y contactores- Transformadores- Cables, fluorescentes y elementos similares- Fenómenos atmosféricos

Elementos que participan, caso del condensador

Comportamiento de la

Impedancia de un Capacitor

Tipos de Capacitores

El Capacitor de desvío debe estar cercano al Circuito

Integrado, ellos sirve para reducir el área encerrada y la inductancia.

Elementos que participan, caso de la bobina

Campo magnético en el núcleo inductor

Elementos que participan, caso de bobina y condensador

Consideraciones al Diseñar un Circuito Impreso o PCB

● El Plano Masa

● Punto Estrella

● DGND y AGND

● Fuente de Alimentación

● Orientación de los Componentes

Distribución de las líneas de tierra

Conexión tipo estrella

Concepto de la Tierra Multipunto

Como conectar una tierra multipunto

Sistema Multipunto

Plano de tierra uC PIC

Desacoplar todos los voltajes de alimentación de los chips analógicos con capacitores de alta frecuencia.

Usar filtros de alta frecuencia en todas las líneas que permita el PCB.

Usar filtros de alta frecuencia en los voltajes de referencia si no hay aterramiento.

Un apropiado ruteo de señales en el diseño puede reducir el acoplamiento inductivo

Un ejemplo de un BUEN ruteo en las pistas que llevan el

Voltaje de Alimentación (izquierda) y un MAL

ruteo (derecha)

Ruteo de pistas de señales No-Ideal y

Mejorado

Trazando pistas para los pines de Alimentación

El término “línea finita” es una traducción aproximada del inglés “Line Termination”. Una

línea finita es una carga resistiva que se coloca al final de la pista donde se transmite la

señal, la idea de la carga resistiva es balancear la línea de transmisión y mantener

la impedancia característica de la pista. Plagas de absorción dieléctrica en respuesta dinámica en PCB

Referencias

Referencias:International Organization for Standardization, http://www.iso.org/Comisión Panamericana de Normas Técnicas, http://www.copant.org/Comité de Electricidad, http://www.codelectra.org/ISO 14971, http://en.wikipedia.org/wiki/ISO_14971ISO 13485, http://en.wikipedia.org/wiki/ISO_13485Hablemos del Ruido Eléctrico, http://www.electronicadidacta.com/hablemos-del-ruido-electrico.htm

Ruido eléctrico: Diseñando PCBs inmunes a los ruidos eléctricos,http://www.javierlongares.com/arte-en-8-bits/ruido-electrico-disenando-pcbs-inmunes-a-los-ruidos-electricos/

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