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Herramientas de próxima generación para llevar el diseño analógico a la era digital

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Mark Patrick, Technical Marketing Manager de Mouser Electronics EMEA, habla en este artículo sobre el software y hardware innovador actual para atraer a los ingenieros jóvenes al diseño analógico.

Puede parecer extraño que, en un mundo digital, algunos de los relojes más caros sean analógicos. Esto se debe a que hace falta una gran habilidad para crear un instrumento que muestre continuamente la hora exacta. Los relojes analógicos nos recuerdan que el mundo natural no es digital, así que siempre necesitaremos ingenieros con la formación y la habilidad necesarias para el diseño analógico. Por desgracia, estas habilidades son cada vez más escasas, debido a la percepción errónea de que lo analógico es «difícil» y está «anticuado».

Es cierto que, en el pasado, este tipo de diseño se presentó de un modo muy negativo, con cálculos manuales laboriosos, equipos complejos de laboratorio y reglas empíricas, pero, la realidad, es que el diseño analógico ha cambiado mucho. Actualmente, los diseñadores analógicos tienen acceso al tipo de herramientas innovadoras de hardware y software que anteriormente solo estaban disponibles en el entorno digital.

En este artículo, vamos a repasar la metodología tradicional empleada por los ingenieros de diseño analógico para crear circuitos. Después, hablaremos del enorme impacto que estas nuevas herramientas de diseño pueden tener sobre esas mismas tareas, algo que aumenta el atractivo del diseño de circuitos analógicos para la próxima generación de ingenieros.

La cadena de señal analógica

­El tiempo, la luz, el calor, la presión y otros fenómenos naturales se expresan en cantidades analógicas, lo que significa que varían continuamente. Los sensores (también llamados transductores) convierten estas señales en una tensión analógica que pasa a ser la entrada de un sistema electrónico de control (por ejemplo, la calefacción central). Esta señal de tensión suele ser muy pequeña y contener el ruido de otras señales que el sensor ha captado accidentalmente. Por lo tanto, en este estado sin procesar, el microcontrolador digital del sistema no puede usar la señal.

Para resolver este problema, los ingenieros analógicos desarrollan diferentes circuitos, conocidos como cadena de señal analógica, que modifican la salida del sensor y permiten que se pueda usar en el sistema (imagen 1).

Herramientas de próxima generación para llevar el diseño analógico a la era digital
Imagen 1: la cadena de señal analógica.

En el diagrama de bloques anterior, el amplificador aumenta la amplitud de la señal del sensor y los circuitos de filtro eliminan el ruido y las señales no deseadas (de frecuencias más grandes o pequeñas). A continuación, la salida del sensor, amplificada y filtrada, se introduce en un convertidor analógico digital (CAD), donde se convierte en un formato digital adecuado para que el microcontrolador del sistema la pueda procesar.

Aunque parezca una tarea muy sencilla, hay multitud de tipos de sensores y de condiciones de funcionamiento, así que el diseño de la cadena de señal analógica es algo complejo. En la próxima sección, descubriremos por qué se solía necesitar tanto tiempo para diseñar circuitos de filtro analógicos.

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