Automatización de la medida de característica estática de circuitos analógicos

Transcripción

1 Automatización de la medida de característica estática de circuitos analógicos PROYECTO FIN DE CARRERA DANIEL NARBONA MIGUEL TUTORES: Fernando Muñoz Chavero Eduardo Hidalgo Fort

2 Contenido Tablas... 3 Ilustraciones... 3 Gráficas... 4 Agradecimientos Introducción Contenidos y objetivos del proyecto Resumen de objetivos Objetivos del proyecto Contenido y organización de la documentación Introducción a los sistemas de instrumentación Necesidad de los sistemas de instrumentación Buses de instrumentación Protocolos de instrumentación GPIB VME VXI PCI PXI LXI Introducción LXI Origen LXI Objetivos LXI Especificaciones técnicas de LXI Topología red LXI Ventajas e inconvenientes de LXI Comparativa entre LXI y otros buses se instrumentación Arquitectura de comunicaciones de un bus de instrumentación Instrument Driver Capa de abstracción VISA VXI Plug&Play Estándar IVI Beneficios de IVI Interoperabilidad Clasificación de instrumentos

3 Arquitectura drivers IVI SCPI Interpretación de la notación Sintaxis de comandos Comandos SCPI Descripción de la arquitectura de un bus de instrumentación Configuración de la conexión de un sistema LXI Conexión red privada Conexión a una red interna Subred LXI Subred con conexión a través de un router Subred con conexión a través de un ordenador Red LXI con precisión temporal Implementación de trigger bus Sistema de pruebas Introducción del sistema de pruebas Pruebas realizadas Realización de las pruebas Montaje del sistema de pruebas Elementos del sistema de pruebas Multímetro digital Circuito de pruebas Software utilizado Software para el desarrollo del sistema automatizado Software para el procesamiento de datos Datos obtenidos Prueba número Prueba número Prueba número Prueba error Conclusiones Referencia Anexo Código Matlab para el procesamiento y representación de los datos obtenidos

4 Tablas Tabla 1. Comparación entre Ethernet y LXI Tabla 2. Resumen de características de las especificaciones del estándar LXI Tabla 3. Comparación entre buses de instrumentación Tabla 4. Módulos de la unidad 34972A [ 29 ] Tabla 5. Características transistor MTP3055VL Tabla 6. Datos obtenidos en la prueba Tabla 7. Datos obtenidos en la prueba 1R Tabla 8. Datos obtenidos en la prueba Tabla 9. Datos obtenidos en la prueba 2R Tabla 10 Resultados obtenidos en la prueba Tabla 11. Resultados obtenidos en la prueba 3R Ilustraciones Ilustración 1. Operarios de la factoría BMC... 7 Ilustración 2. Sistema de pruebas de la factoría Talgo... 7 Ilustración 3. Diagrama bus de instrumentación Ilustración 4. Conectores IEEE-488 [ 2 ] Ilustración 5. Conexión lineal y en estrella Ilustración 6. Chasis VME [ 4 ] Ilustración 7. Tamaño tarjetas VME [ 5 ] Ilustración 8. Tamaño de las tarjetas PCI y PCIe [ 14 ][ 15 ] Ilustración 9. Tamaño de tarjetas PXI [ 16 ] Ilustración 10. Chasis PXI de 3U, chasis híbrido de 3U y 6U Ilustración 11. Estructura de clases del estándar LXI [ 8 ] Ilustración 12. Triggering LXI [ 9 ] Ilustración 13. Topología en bus [ 11 ] Ilustración 14. Topología en estrella [ 11 ] Ilustración 15. Topología jerárquica [ 11 ] Ilustración 16. Topología en árbol Ilustración 17. Implementación VISA [ 23 ] Ilustración 18. Niveles de interoperabilidad [ 24 ] Ilustración 19. Tipos de drivers IVI [ 25 ] Ilustración 20. Arquitectura de comunicaciones de un bus de instrumentación Ilustración 21. Red privada de instrumentación [ 28 ] Ilustración 22. Conexión Intranet Ilustración 23. Subred con conexión a través de un router Ilustración 24. Subred con conexión a través de un ordenador Ilustración 25. Red LXI con precisión temporal Ilustración 26. Trigger bus Ilustración 27. Circuito amplificador con fuente común Ilustración 28. Modelo de pequeña señal en la región de saturación Ilustración 29. Modelo de puertas de un transistor MOSFET [ 32 ] Ilustración 30. Montaje del sistema de pruebas Ilustración 31. Sistema de pruebas real

5 Ilustración 32. Multímetro digital Agilent, modelo 34972A [ 29 ] Ilustración 33. Parte trasera del multímetro Agilent modelo 34972A. [ 29 ] Ilustración 34. Módulo multiplexor 34901A Ilustración 35. Módulo matriz de conmutación 34904A Ilustración 36 Módulo multifunción Ilustración 37. Dimensiones del equipo 34972A de Agilent Ilustración 38. PCB de test Ilustración 39. Esquemático de la PCB de test Ilustración 40. Rutado PCB de test Ilustración 41. Transistor MTP3055VL [ 30 ] Ilustración 42. PCB Ilustración 43. Circuito amplificador con fuente común Gráficas Gráfica 1. Comparativa de latencia frente a ancho de banda de buses de instrumentación Gráfica 2. Regiones de operación del transistor NMOS [ 31 ] Gráfica 3. Región de funcionamiento de un NMOS cuando V GS V TH Gráfica 4. Curva V IN frente a V OUT de un transistor NMOS [ 33 ] Gráfica 5. Prueba 1. Tensión de entrada en frente a tensión de salida Gráfica 6. Prueba 1. Ganancia Gráfica 7. Prueba 1R. Tensión de entrada en frente a tensión de salida Gráfica 8. Prueba 1R. Ganancia Gráfica 9. Prueba 2. Tensión de entrada en frente a tensión de salida Gráfica 10. Prueba 2. Ganancia Gráfica 11. Prueba 2R. Tensión de entrada en frente a tensión de salida Gráfica 12. Prueba 2R. Ganancia Gráfica 13. Prueba 3. Tensión de entrada en frente a tensión de salida Gráfica 14. Prueba 3. Ganancia Gráfica 15. Prueba 3R. Tensión de entrada en frente a tensión de salida Gráfica 16. Prueba 3R. Ganancia Gráfica 17. Curva tensión V GS en función de V DS de una prueba fallida

6 Agradecimientos El proyecto que tiene en sus manos no habría sido posible sin el apoyo de mi familia, amigos y compañeros del grupo de investigación GIE. Quiero agradecer a Eduardo Hidalgo por tener paciencia y enseñarme lo que es trabajar en equipo, y a Fernando Muñoz por confiar en mí desde el principio. Tengo que dar las gracias a Esperanza por enseñarme que caminado juntos todo es posible, y para finalizar no puedo olvidarme de mis dos grandes profesores, quienes me enseñaron los valores principales de la vida y con esfuerzo han mantenido abiertas todas aquellas puertas que por circunstancias de la vida ellos no tuvieron. 5