Interferencias_Apantallamiento_PuestaTierra

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Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
05/0605/0605/06
Interferencias, 
apantallamiento y 
puesta a tierra
Juan A. Montiel-Nelson
Last Revision: 16.02.06
16/02/2006 Interferencias 2
Índice
Introducción al Problema de las Interferencias
Acoplamiento Capacitivo
Acoplamiento Inductivo
Prevención y Protección de la Radiación Magnética
Sumario
 Henry W. Ott, Noise Reduction Techniques in 
Electronic Systems, John Wiley & Sons, 1976
16/02/2006 Interferencias 3
Introducción a las Interferencias 
Definición de Interferencia Electromagnética
Problema Técnico y Económico
Sistemas Generadores y Receptores
EMI, EMC, EMS, EMP, NEMP, ESD, RFI
Definiciones de Compatibilidad y Susceptibilidad
Generador de
Interferencias
Caminos de
Acoplamiento
Receptores de
Interferencias
Generador de
Interferencias
Caminos de
Acoplamiento
Receptores de
Interferencias
16/02/2006 Interferencias 4
Acoplamiento Capacitivo
Representación Física
16/02/2006 Interferencias 5
Expresión General de la Tensión de 
Acoplo
( )[ ]
( )V
j C C C
j R C C
VN
G
G
=
+
+ +
ω
ω
12 12 2
12 2
11
16/02/2006 Interferencias 6
Caso)(R j C C G
<<
+
1
12 2ω
V j RC VN = ω 12 1V
j RC
j RC
VN = +
ω
ω
12
12
11
Reducción del Acoplo Eléctrico:
– Baja Resistencia de Aislamiento
– Orientación de los Conductores
– Separación de los Conductores
– Apantallamiento
16/02/2006 Interferencias 7
Caso
)(R j C C G
>>
+
1
12 2ω
( )
V
C
C C
j R C C
VN
G
G
=
+
+
+
12
12 2
12 2
1
1
1
ω
V
C
C C
VN
G
=
+
12
12 2
1
Reducción del Acoplo Eléctrico:
– Orientación de los Conductores
– Separación de los Conductores
– Apantallamiento
16/02/2006 Interferencias 8
Respuesta en el Dominio de la 
Frecuencia
16/02/2006 Interferencias 9
Conductor Acoplado y Apantallado
R C→ ∞ =; 12 0Representación Física del Acoplo
16/02/2006 Interferencias 10
Conductor Acoplado y Apantallado
R C→ ∞ =; 12 0Circuito Equivalente
V
C
C C
V
V V
S
S
S SG
N S
=
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
=
1
1
1
16/02/2006 Interferencias 11
Conductor Acoplado y Apantallado
R C→ ∞ ≠; 12 0Representación Física del Acoplo
16/02/2006 Interferencias 12
Conductor Acoplado y Apantallado
R C→ ∞ ≠; 12 0Circuito Equivalente
V
C
C C C
VN
G S
=
+ +
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟12
12 2 2
1
16/02/2006 Interferencias 13
Conductor Acoplado y Apantallado
R C→ ∞ ≠; 12 0
Las condiciones para un buen desacoplo 
capacitivo es minimizar la longitud de 
conductor coaxial desnudo y poner 
correctamente a tierra el apantallamiento.
V
C
C C C
VN
G S
=
+ +
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟12
12 2 2
1
16/02/2006 Interferencias 14
Conductor Acoplado y Apantallado
R C; 12 0≠Representación Física del Acoplo
16/02/2006 Interferencias 15
Conductor Acoplado y Apantallado
R C; 12 0≠Circuito Equivalente
16/02/2006 Interferencias 16
Conductor Acoplado y Apantallado
R C; 12 0≠Circuito Equivalente Simplificado
16/02/2006 Interferencias 17
Caso
)(R j C C CG S
<<
+ +
1
12 2 2ω
V j RC VN ≈ ω 12 1( )V
j RC
j R C C C
VN
S G
=
+ + +
ω
ω
12
12 2 2
11
Reducción del Acoplo Eléctrico:
Reducir la Resistencia de Aislamiento
Reducir la Longitud de Conductor Coaxial 
Desnudo
16/02/2006 Interferencias 18
Caso
)(R j C C CG S
>>
+ +
1
12 2 2ω
V
C
C C C
VN
G S
≈
+ +
12
12 2 2
1
( )
V
C
C C C
j R C C C
VN
S G
S G
=
+ +
+
+ +
12
12 2 2
12 2 2
1
1
1
ω
Reducción del Acoplo Eléctrico:
Reducir la Longitud de Conductor Coaxial 
Desnudo
16/02/2006 Interferencias 19
Acoplamiento Capacitivo
)(ω ≈ +
1
12 2R C C G
)(ω = + +
1
12 2 2R C C CS G
Conductor Acoplado
Conductor Apantallado y Acoplado
V
C
C C C
VN
G S
≈
+ +
12
12 2 2
1
V j RC VN ≈ ω 12 1
V
C
C C
VN
G
≈
+
12
12 2
1
V j RC VN ≈ ω 12 1
16/02/2006 Interferencias 20
Acoplamiento Capacitivo
Minimizar la longitud de conductor coaxial 
desnudo y poner correctamente a tierra el 
apantallamiento son las condiciones para un 
buen desacoplo capacitivo.
16/02/2006 Interferencias 21
Problema 3.1.
16/02/2006 Interferencias 22
Acoplamiento Inductivo
V
d
dt
B d AN A= − ∫ •
V j BA j MI M
di
dtN
= = =ω θ ωcos 1
1
Ley de Faraday
Tensión de Acoplo Magnético
16/02/2006 Interferencias 23
Acoplo Inductivo
Representación Física y Circuito Equivalente
V M
di
dtN
= 1
16/02/2006 Interferencias 24
Acoplo Inductivo
Reducción del Acoplo
Reducción de B
Separación Física de los Circuitos
Trenzado de los Cables
Corriente a través del Trenzado y no Tierra
Reducción de A
Acercando el Conductor a Masa
Trenzando los Conductores
cos 
Orientando la fuente y el receptor
θ
16/02/2006 Interferencias 25
Acoplo Capacitivo versus Inductivo
Circuito Equivalente para Acoplo Capacitivo
Circuito Equivalente para Acoplo Inductivo
16/02/2006 Interferencias 26
Acoplo Inductivo en Conductor 
Apantallado 
Representación Física y Circuito Equivalente
16/02/2006 Interferencias 27
Acoplo Inductivo en Conductor 
Apantallado
Los apantallamientos no magnéticos puestos 
a tierra en un extremo no influyen en la 
tensión de ruido magnética inducida sobre el 
conductor central.
V j M IS S= ω 1 1
16/02/2006 Interferencias 28
Acoplo Inductivo en Conductor Coaxial 
Apantallado
Campo Magnético de Conductor Cilíndrico
16/02/2006 Interferencias 29
Acoplo Inductivo en Conductor Coaxial 
Apantallado
Cable Coaxial Apantallado
M
I
L
S
S= =
Φ
16/02/2006 Interferencias 30
Acoplo Inductivo en Cable Coaxial 
Apantallado
La inductancia mutua entre el apantallamiento
y el conductor coaxial es igual a la inductancia 
del apantallamiento.
Los requerimientos para que este lema sea 
válido son:
la pantalla debe ser cilíndrica y
la densidad de corriente debe ser uniforme 
en la sección de la pantalla.
16/02/2006 Interferencias 31
Acoplo Inductivo en Cable Coaxial 
Apantallado
Circuito Equivalente
V j MIN S= ω
16/02/2006 Interferencias 32
Acoplo Inductivo en Cable Coaxial 
Apantallado
Respuesta en el Dominio de la Frecuencia
16/02/2006 Interferencias 33
Valores Típicos de la Frecuencia de 
Corte 
Impedancia
Frecuencia de
Corte
5×Frecuencia de
Corte
Nota
Cable (Ω) (kHz) (kHz)
Cable Coaxial
RG—6A 75 0.6 3.0 Doble Pantalla
RG—213 50 0.7 3.5
RG—214 50 0.7 3.5 Doble Pantalla
RG—62A 93 1.5 7.5
RG—59C 75 1.6 8.0
RG—58C 50 2.0 10.0
Par Trenzado Apantallado
754E 125 0.8 4.0 Doble Pantalla
24Ga — 2.2 11.0
24Ga — 7.0 35.0 Hoja de Aluminio
16/02/2006 Interferencias 34
Acoplo Inductivo Emisor—Pantalla—
Receptor
Representación Física del 
Acoplo
16/02/2006 Interferencias 35
Acoplo Inductivo Emisor—Pantalla—
Receptor
Tensión de Acoplo
V j M I
R L
j R LN
S S
S S
=
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ω
ω12 1
M M S12 1=V V VN C= −2
16/02/2006 Interferencias 36
Respuesta en el Dominio de la 
Frecuencia
16/02/2006 Interferencias 37
Prevención de la Radiación Magnética. 
Corriente por el Apantallamiento
16/02/2006 Interferencias 38
Prevención de la Radiación Magnética. 
Representación Física
16/02/2006 Interferencias 39
Prevención de la Radiación Magnética. 
Circuito Equivalente
16/02/2006 Interferencias 40
Prevención de la Radiación Magnética.
Corriente por el lazo a tierra.
Para prevenir la radiación magnética generada por 
un conductor puesto a masa en sus extremos, el 
conductor debe ser apantallado, y la pantalla debe 
estar puesta a masa en ambos extremos.
I I
j
j R L
I
j
jS S S c
=
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ =
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟1 1
ω
ω
ω
ω ω
( ) ( )0 1= + −I j L R I j MS S Sω ω
16/02/2006 Interferencias 41
Prevención de la Radiación Magnética
Corriente en el Dominio de la Frecuencia
– Si la frecuencia es muy superior a la de corte, la corriente por el 
apantallamiento se aproxima a la corriente del conductor 
central.
– Un conductor coaxial actúa como una bobina de un 
transformador en modo común, y el blindaje proporciona un 
camino de retorno de la corriente con una inductancia menor 
que la del plano de tierra a alta frecuencia.
– Cuando la frecuencia se acerca a 5wc, se proporciona cada vez 
menos apantallamiento magnéticoy la gran parte de la 
corriente retorna por el plano de tierra.
16/02/2006 Interferencias 42
Prevención de la Radiación 
Magnética.
Puesta a Masa Simple.
16/02/2006 Interferencias 43
Apantallamiento de un Receptor
Efecto del Apantallamiento sobre el Área del Lazo 
de Corriente de Retorno del Receptor.
16/02/2006 Interferencias 44
Apantallamiento de un Receptor
La mejor manera de proteger un receptor 
contra campos magnéticos es reducir el área 
del lazo del receptor.
La protección magnética en un circuito con 
puesta a masa en ambos extremos está
limitada, debido a la corriente de ruido 
inducida en el lazo de retorno a tierra.
16/02/2006 Interferencias 45
Efecto de la Corriente de Ruido 
Inducida
V R IIN S S=
16/02/2006 Interferencias 46
Efecto de la Corriente de Ruido 
Inducida
– Para máxima protección a baja frecuencia, el 
apantallamiento no debería ser uno de los 
conductores de señal, y uno de los extremos del 
circuito debe aislarse de tierra.
– A altas frecuencias un conductor coaxial se 
comporta como tres conductores aislados, debido al 
efecto skin:
• el conductor central,
• la superficie interna del apantallamiento y,
• la superficie externa del apantallamiento.
16/02/2006 Interferencias 47
Impedancia de Transferencia del 
Apantallamiento
– Propiedad del apantallamiento que relaciona la 
tensión de circuito abierto (por unidad de longitud) 
entre el conductor central y el apantallamiento, a la 
corriente del apantallamiento.
Z
I
dV
dl
mT
S
=
⎛
⎝⎜
⎞
⎠⎟
1
,Ω
16/02/2006 Interferencias 48
Impedancia de Transferencia del 
Apantallamiento
16/02/2006 Interferencias 49
Datos Experimentales
Instrumentación para el experimento del 
acoplamiento inductivo
16/02/2006 Interferencias 50
Resultados del Acoplamiento Inductivo
16/02/2006 Interferencias 51
Resultados del Acoplamiento Inductivo
16/02/2006 Interferencias 52
Cable Coaxial Frente a Par Trenzado
W. Ott, 1976, © Wiley
16/02/2006 Interferencias 53
Apantallamiento Mallado
16/02/2006 Interferencias 54
Terminación de la Malla
16/02/2006 Interferencias 55
Terminación de la Malla con Conector 
BNC
16/02/2006 Interferencias 56
Terminación Uniforme de la Malla sin 
Conector
16/02/2006 Interferencias 57
Casos Prácticos
16/02/2006 Interferencias 58
Casos Prácticos
16/02/2006 Interferencias 59
Cables Planos
16/02/2006 Interferencias 60
Cables Eléctricamente Largos
16/02/2006 Interferencias 61
Puesta a tierra de protección y masas de 
señales
Toma de tierra y masa
– Masa de seguridad
– Masa de señales
Puesta a masa centralizada
Puesta a masa distribuida
Masas híbridas
16/02/2006 Interferencias 62
Puesta a masa de subsistemas y sistemas
Puesta a masa de referencia de un circuito
Puesta a masa de amplificadores blindados
Puesta a masa del apantallamiento de conductores
Trazado de la masa de una tarjeta de un circuito impreso
Puesta a masa de baja frecuencia en sistemas y redes
Bucles de masa
Amplificadores diferenciales
Puesta a masa a alta frecuencia en subsistemas
16/02/2006 Interferencias 63
Puesta a tierra de protección y masas de 
señales
16/02/2006 Interferencias 64
Puesta a tierra de protección y masas de 
señales
16/02/2006 Interferencias 65
Puesta a tierra de protección y masas de 
señales
16/02/2006 Interferencias 66
Puesta a tierra de protección y masas de 
señales
16/02/2006 Interferencias 67
Puesta a masa de referencia de un circuito
16/02/2006 Interferencias 68
Puesta a masa de amplificadores blindados
AMP
C1s
C2s
C3s
1
2
3
AMP
C1s C3s
C2s
1
2
3
AMP
C1s
C2s
C3s
1
2
3
16/02/2006 Interferencias 69
Puesta a masa de amplificadores blindados
16/02/2006 Interferencias 70
Puesta a masa de amplificadores blindados
16/02/2006 Interferencias 71
Trazado de la masa de una tarjeta de 
circuito impreso
16/02/2006 Interferencias 72
Puesta a masa de baja frecuencia en 
sistemas y redes
16/02/2006 Interferencias 73
Puesta a masa de baja frecuencia en 
sistemas y redes
16/02/2006 Interferencias 74
Bucles de masa
16/02/2006 Interferencias 75
Bucles de masa
16/02/2006 Interferencias 76
Amplificadores diferenciales
16/02/2006 Interferencias 77
Amplificadores diferenciales
16/02/2006 Interferencias 78
Puesta a masa a alta frecuencia en 
subsistemas
Frecuencias inferiores a 1 MHz
– Un único punto de puesta a masa de las protecciones
– Corrientes altas que circulan por la protección introducen ruido en el 
circuito de la señal.
Frecuencias superiores a 1 MHz
– O cuando la longitud del cable exceda 1/20
• Varios puntos de puesta a tierra
– Efecto skin
A alta frecuencia 
– El acoplo capacitivo de la pantalla tiende a cerra el bucle de tierra
– Ambos extremos del blindaje puesto a tierra
16/02/2006 Interferencias 79
Puesta a masa a alta frecuencia en 
subsistemas
	Interferencias, apantallamiento y puesta a tierra
	Índice
	Introducción a las Interferencias
	Acoplamiento Capacitivo
	Expresión General de la Tensión de Acoplo
	Caso
	Caso
	Respuesta en el Dominio de la Frecuencia
	Conductor Acoplado y Apantallado
	Conductor Acoplado y Apantallado
	Conductor Acoplado y Apantallado
	Conductor Acoplado y Apantallado
	Conductor Acoplado y Apantallado
	Conductor Acoplado y Apantallado
	Conductor Acoplado y Apantallado
	Conductor Acoplado y Apantallado
	Caso
	Caso
	Acoplamiento Capacitivo
	Acoplamiento Capacitivo
	Problema 3.1.
	Acoplamiento Inductivo
	Acoplo Inductivo
	Acoplo Inductivo
	Acoplo Capacitivo versus Inductivo
	Acoplo Inductivo en Conductor Apantallado
	Acoplo Inductivo en Conductor Apantallado
	Acoplo Inductivo en Conductor Coaxial Apantallado
	Acoplo Inductivo en Conductor Coaxial Apantallado
	Acoplo Inductivo en Cable Coaxial Apantallado
	Acoplo Inductivo en Cable Coaxial Apantallado
	Acoplo Inductivo en Cable Coaxial Apantallado
	Valores Típicos de la Frecuencia de Corte
	Acoplo Inductivo Emisor—Pantalla—Receptor
	Acoplo Inductivo Emisor—Pantalla—Receptor
	Respuesta en el Dominio de la Frecuencia
	Prevención de la Radiación Magnética.
	Prevención de la Radiación Magnética.
	Prevención de la Radiación Magnética.
	Prevención de la Radiación Magnética.
	Prevención de la Radiación Magnética
	Prevención de la Radiación Magnética.
	Apantallamiento de un Receptor
	Apantallamiento de un Receptor
	Efecto de la Corriente de Ruido Inducida
	Efecto de la Corriente de Ruido Inducida
	Impedancia de Transferencia del Apantallamiento
	Impedancia de Transferencia del Apantallamiento
	Datos Experimentales
	Resultados del Acoplamiento Inductivo
	Resultados del Acoplamiento Inductivo
	Cable Coaxial Frente a Par Trenzado
	Apantallamiento Mallado
	Terminación de la Malla
	Terminación de la Malla con Conector BNC
	Terminación Uniforme de la Malla sin Conector
	Casos Prácticos
	Casos Prácticos
	Cables Planos
	Cables Eléctricamente Largos
	Puesta a tierra de protección y masas de señales
	Puesta a masa de subsistemas y sistemas
	Puesta a tierra de protección y masas de señales
	Puesta a tierra de protección y masas de señales
	Puesta a tierra de protección y masas de señales
	Puesta a tierra de protección y masas de señales
	Puesta a masa de referencia de un circuito
	Puesta a masa de amplificadores blindados
	Puesta a masa de amplificadores blindados
	Puesta a masa de amplificadores blindados
	Trazado de la masa de una tarjeta de circuito impreso
	Puesta a masa de baja frecuencia en sistemas y redes
	Puesta a masa de baja frecuencia en sistemas y redes
	Bucles de masa
	Bucles de masa
	Amplificadores diferenciales
	Amplificadores diferenciales
	Puesta a masa a alta frecuencia en subsistemas
	Puesta a masa a alta frecuencia en subsistemas